Legile radiatie termice

Densitatea fluxului radiant E reprezinta energia emisa prin radiatie intr-o unitate de timp de o suprafata a unui corp egala cu unitatea in toate directiile posibile ale semispatiului si constitue o caracteristica integrala ce se atribuie intregului interval de lungimi de unda. Densitatea spectrala a fluxului radiant E_λ=dE/dλ caracterizeaza repartitia energiei radiante in functie de lungimea de unda. Pentru corpul absolut negru dependenta lui E_o de lungimea de unda si de temperatura se stabileste cu legea lui Plannk:

(1)

jo "

5~A-10,m

Fig. 2.20. Variaţia densităţii spectrale a fluxului radiant £ o cu lungimea de undă %, pentru diverse temperaturi

Unde c₁=3,74ˑ10^-16 Wˑm²; c₂=1,439ˑ10^-2mˑK; T – temperatura absoluta a corpului radiant; n_r – indicele de refractie al mediului ce inconjoara corpul. In ce urmeaza se va considera n_r=1, pentru gaze n_r≈1, in vid n_r=1. Prin indicele 0 s-au notat marimile care se refera la corpul absolut negru.

Pe masura ce temparatura creste maximul dependentei E_λo=E_λo(λ) se deplaseaza spre lungimi de unda mai scurte (fig.2.20).

Cercetarea functiei (1) la extremitate a permis stabilirea dependentei λ_maxT=2,896ˑ10^-3 mˑK, denumita legea deplasarii a lui Wien.

Legea Stefan-Boltzmann se deduce in urma integrarii functiei

(2)

Unde σ_o=5,67ˑ10^-8 W/(m²K⁴) este constanta Stefan-Boltzmann.

Legile (1), (2) sunt juste numai pentru corpul absolut negru. Corpurile reale nu prezinta corpuri complet negre. Insa multe din ele pot fi considerate aproximativ corpuri cenusii, deoarece spectrul lor de radiatie este continuu si similar spectrului de emisie al corpului absolut negru. Pentru corpurile cenusii legea Stefan-Boltzmann are forma

E=εσ_oT₄

Legea lui KirchhoffE/A=E_o. densitatea flixului radiant al corpului absolut negru E_o este functie numai de temperatura. Intrucit pentru corpurile cenusii A<1, inseamna ca totdeauna E<E_o. Din legea lui Kirchhoff reiese ca ε=A. Deoarece pentru corpurile solide netransparente A+R=1, rezulta ca corpurile, care reflecta bine energia radianta, absorb si emit putin. Pentru corpurile necenusii legea lui Kirchhoff se respecta numai la compararea caracteristicilor spectrale. Repartitia energiei radiante emise de un corp complet negru pe directii separate este neuniforma si se stabileste cu legea cosinusului a lui Lambert de forma

Unde E_ϕo reprezinta densitatea fluxului de radiatie corespunzator unghiului ϕ; dΩ – unghiul solid elementar, sub care din punctul dat al corpului radiant se vede pe suprafata emisferei, cu centrul in punctul dat al corpului radiant se vede pe suprafaţa emisferei, cu centrul în punctul dat, aria elementară; φ — unghiul cuprins între normala la suprafaţa ce radiază şi direcţia de emisie.

Valoarea maximă a lui Ev-: corespunde direcţiei normalei la suprafaţa corpului (φ = 0). Pentru corpurile reale legea lui Lambert se respectă doar aproximativ.

38.Transferul de caldura la condensare