To tylko jedna z 2 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Ciało doskonale czarne Rozważmy trzy bloki metalowe posiadające puste wnęki wewnątrz (takie jak na rysunku obok). W ściankach tych bloków wywiercono otworki (do tych wnęk). Promieniowanie pada na otwór z zewnątrz i po wielokrotnych odbiciach od wewnętrznych ścian zostaje całkowicie pochłonięte. Oczywiście ścianki wewnętrzne też emitują promieniowanie, które może wyjść na zewnątrz przez otwór (przykład - otwór okienny). Każdy z tych bloków (np. wolfram, tantal, molibden) ogrzewamy równomiernie do jednakowej temperatury np. 2000 K. Bloki znajdują się w nieoświetlonym pomieszczeniu, tak że obserwujemy tylko światło wysyłane przez nie. Pomiary wykonane pokazują, że: • Promieniowanie wychodzące z wnętrza bloków ma zawsze większe natężenie niż promieniowanie ze ścian bocznych (rysunek powyżej), • Dla danej temperatury emisja promieniowania wychodzącego z otworów jest identyczna dla wszystkich źródeł promieniowania , pomimo że dla zewnętrznych powierzchni te wartości są różne, • Emisja energetyczna promieniowania ciała doskonale czarnego (nie jego powierzchni) zmienia się wraz z temperaturą według prawa Stefana 4 T R C σ = gdzie σ jest uniwersalną stałą (stała Stefana-Boltzmana) równą 5.67·10-8 W/(m2K). Dla zewnętrznych powierzchni to empiryczne prawo ma postać: 4 T e R C σ = gdzie zdolność emisyjna e jest wielkością zależną od substancji i, co jeszcze bardziej skomplikowane, od temperatury. R λ dla ciała doskonale czarnego zmienia się z temperaturą tak jak na rysunku poniżej. Długość fali dla której przypada maksimum emisji jest odwrotnie proporcjonalna do temperatury ciała. Uwaga: Krzywe te zależą tylko od temperatury i są całkiem niezależne od materiału oraz kształtu i wielkości ciała czarnego. Rozpatrzmy teraz, pokazane na rysunku poniżej, dwa ciała doskonale czarne (dwie wnęki). • Kształty wnęk są dowolne, • Temperatura ścianek obu wnęk jest jednakowa. Promieniowanie oznaczone RA przechodzi z wnęki A do wnęki B, a promieniowanie RB w odwrotnym kierunku. Jeżeli te szybkości nie byłyby równe wówczas jeden z bloków ogrzewałby się a drugi stygł. Oznaczałoby to pogwałcenie drugiej zasady termodynamiki. Mamy więc RA = RB = RC gdzie RC opisuje całkowite promieniowanie dowolnej wnęki. Nie tylko energia całkowita ale również jej rozkład musi być taki sam dla obu wnęk. Stosując to samo rozumowanie co poprzednio można pokazać, że R λ A = R λ B = R λ C gdzie R λ C oznacza widmową zdolność emisyjną dowolnej wnęki. R A R B
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)