热辐射基本定律精要.ppt

主要内容 ▲热辐射的基本概念 ▲黑体辐射基本定律 1、普朗克定律 2、维恩位移定律 3、斯忒藩—玻尔兹曼定律（四次方定律） 4、兰贝特定律（朗伯定律） ▲固体和液体的辐射特性 ▲实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系 ---基尔霍夫定律 ▲太阳与环境辐射 8.1 热辐射现象的基本概念 关于基尔霍夫定律及灰体假设的几点说明 黑度ε与单色黑度ε λ间的关系： 8.3.2 实际物体的光谱辐射力Eλ与光谱发射率ε(λ) 定义: 实际物体的光谱辐射力与同温度下黑体在同一 波长下的光谱辐射力之比称为实际物体的光谱 发射率(光谱黑度), 用ε(λ)表示： 一般, 实际物体的黑度ε除与表面性质有关外, 还与温度存在依变关系. 8.3.3 实际物体的定向辐射强度I(θ)与定向发射率 定义: 实际物体在某一方向的定向辐射强度与同温 度下黑体的定向辐射强度之比称为实际物体 的定向发射率(定向黑度), 用 表示： 式中: —辐射方向与辐射面法线方向之间的夹角; — θ方向上的定向辐射强度 —同温度下黑体的定向辐射强度 1. 定向发射率 随θ角的变化规律 2. 定向发射率与半球平均发射率间的关系 简化式(工程计算中黑度ε的实用处理方法)： 式中: 为法向发射率(见P369表8-2) 金属表面(表面高度磨光时取上限) M=1.2～1.3, 即ε=(1.2～1.3) εn (2) 非导体, M=0.95～1.0 (3) 实用中，对于工程材料(高度磨光表面除外)，一 般可取M≈1.0，即ε≈εn (实际情况: 有光滑表面的物体， ε=0.95εn 粗糙的物体， ε=0.98εn) 即: 大部分工程材料的定向发射率可近似取为定 值, 故可作漫射体处理 (4) 非金属材料，当缺乏资料时，可近似取ε=0.9 P370 例8-5、8-6* 本节中，还有几点需要注意 将不确定因素归于修正系数，这是由于热辐射非常 复杂很难理论确定，实际上是一种权宜之计； 2.服从Lambert定律的表面称为漫射表面。虽然实际物 体的定向发射率并不完全符合Lambert定律，但仍然 近似地认为大多数工程材料服从Lambert定律，这有 许多原因； 3.影响物体表面发射率的因素: 物质种类、表面温度和 表面状况。 这说明发射率只与发射辐射的物体本身 有关，而不涉及外界条件。 2、光谱吸收比(单色吸收比) α(λ) —— 物体对某一特定波长的辐射能所吸收的百分比 8.4.1 实际物体的吸收比 ——表示物体表面对辐射能的吸收特性 8.4 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系 一般，α(λ)与波长λ有关(物体对辐射能吸收 的选择性）——见P372图8-17、图8-18 1、投入辐射G ——单位时间内从外界投射到物体单位表面积上的 各种波长能量的总和，称为对该表面的投入辐 射. 单位 W/m2. 温室效应：利用了玻璃对辐射能吸收的选择性 （对λ＜3μm的辐射能穿透比很大， 对λ＞3μm的辐射能穿透比很小） 物体的颜色变化：取决于物体表面对可见光的选择 性吸收特性 选择性吸收和穿透实例：温室效应、物体的颜色等 3、吸收比α ——物体对投入辐射所吸收的百分比. (表征物体表面对外来能量的反应) α的数值取决于： (1) 吸收辐射物体本身的状况(表面1的性质和温度); (2) 投入辐射的特性(能量按波长的分布) (即表面2的性 质和温度)。 即： 对于来自黑体的辐射 ，有： 对于给定的物体，对黑体辐射的吸收比则只 是温度T1、T2的函数（见P375图8-19） 规律： T1一定时，非导电 体对黑体辐