Ciało doskonale czarne - Emisja promieniowania

Nasza ocena:

3
Wyświetleń: 1183
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Ciało doskonale czarne - Emisja promieniowania - strona 1 Ciało doskonale czarne - Emisja promieniowania - strona 2

Fragment notatki:

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)

Zaloguj się, aby dodać komentarz