热辐射论文(热辐射的例子及其解释)

1. 热辐射的例子及其解释

传热有三种基本方式，分别是热传导；热辐射；热对流。

特点如下：

1、热传导：有温度不同的质点在热运动中引起的，在固体，液体，气体中均能产生。单纯的导热仅能在密实的固体中发生。

2、热对流：对流式由于温度不同的各部分流体之间发生相对运动，互相掺和而传地热能。包括自然对流换热，受迫对流换热。

3、热辐射：过程中伴随形式能量转化；传播不需要任何中间介质；凡是温度高于绝对零度的一切物体，不论他们的温度高低都在不间断地向外辐射不同波长的电磁波。

研究意义

热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门，也渗透到农业、林业等许多技术部门中。可以说除了极个别的情况以外，很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。

不仅传统工业领域，像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识，而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果，并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。

在某些环节上，传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。

2. 热辐射的现象

热辐射，是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式。它不依赖任何外界条件而进行。它是热的三种主要传导方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。

3. 有关热辐射的三个定律

任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。 　　所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。黑洞也许就是理想的黑体．　　基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。 　　普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为 　　B(λ，T)=2hc2 /λ5 ·1/exp(hc/λRT)-1 　　B(λ，T)—黑体的光谱辐射亮度(W，m-2 ，Sr-1 ，μm-1 ) 　　黑体光谱辐射出射度M（λ，T）与波长、热力学温度之间关系的公式：　　M=c1/[λ^5(exp(c2/λT)-1)]，其中c1=2πhc^2,c2=hc/k.　　黑体能量密度公式：　　E*dν=c1*v^3*dv/[exp(c2*v/T)-1)]　　E*dv表示在频率范围（v,v+dv）中的黑体辐射能量密度。　　λ—辐射波长(μm) 　　T—黑体绝对温度(K、T=t+273k) 　　C—光速(2.998×108 m·s-1 ) 　　h—普朗克常数， 6.626×10-34 J·S 　　K—波尔兹曼常数(Bolfzmann)， 1.380×10-23 J·K-1 基本物理常数 　　由图2.2（缺）可以看出： 　　①在一定温度下，黑体的谱辐射亮度存在一个极值，这个极值的位置与温度有关， 这就是维恩位移定律(Wien) 　　λm T=2.898×103 (μm·K) 　　λm —最大黑体谱辐射亮度处的波长(μm) 　　T—黑体的绝对温度(K) 　　根据维恩定律，我们可以估算，当T～6000K时，λm ～0.48μm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的最大谱辐射亮度处。 　　当T～300K， λm～9.6μm，这就是地球物体辐射中大致最大谱辐射亮度处。 　　②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度绝对大于低温黑体的谱辐射亮度，不论这个波长是否是光谱最大辐射亮度处。 　　如果把B(λ，T)对所有的波长积分，同时也对各个辐射方向积分，那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann)，绝对温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T) 　　B(T)=δT4 (W·m-2 ) 　　δ为Stefan-Boltzmann常数, 等于5.67×10-8 W·m-2 ·K-4 　　但现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长， 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内， 真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、 环境因素及观测条件。如果发射率与波长无关，那么可把物体叫作灰体(grey body)， 否则叫选择性辐射体。

4. 热辐射的三个特点

一般材料的辐射是热辐射，是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。 热量传递的3种方式之一。 一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。 热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从0直至∞，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。

实际物体与理想黑体的辐射特性之差别在于实际物体的光谱辐出度往往随波长做不规则的变化。

在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体。灰体与黑体的区别在于其吸收率小于1，但是灰体遵从黑体所遵从的有关辐射规律。

5. 热辐射的例子及其解释图

热传递的三种方式是：传导、对流和辐射;

热传导：是热量从温度高的物体转移到温度低的物体，能在固体、液体和气体中进行;

对流：是流体中温度不同的各部分之间发生相对位移时所引起的热量传递的过程，只发生在液体和气体中;

辐射：热辐射是物体不依靠介质，直接将能量发射出来，传给其他物体的过程，热辐射是远距离传递能量的主要方式，辐射可以在固体、液体、气体和真空中进行，

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