Основні теоретичні положення роботи

Визначення коефіцієнта випромінювання твердого тіла

Мета роботи. Поглиблення знань з різних аспектів теорії променистого теплообміну, ознайомлення з методикою експериментального визначення коефіцієнта випромінювання твердих тіл калориметричним методом.

Завдання. 1. Провести необхідні вимірювання.

2. Обробити результати дослідів.

3. Визначити чисельне значення коефіцієнта випромінювання та ступіні чорноти вольфрамового дроту. Скласти звіт по роботі.

Основні теоретичні положення роботи

Нагріті тіла випромінюють електромагнітні хвилі. Це випромінювання здійснюється за рахунок перетворення енергії теплового руху частинок тіла в енергію випромінювання. При попаданні на інші тіла, промениста енергія може частково або повністю поглинатись ними знову перетворюючись у теплову енергію. Так, з подвійним взаємним перетворенням енергії (теплова - промениста - теплова) здійснюється променистий теплообмін між тілами.

Повна кількість енергії, яка випромінюється за одиницю часу одиницею поверхні абсолютно чорного тіла (АЧТ), що має температуру Т (К), визначається законом Стефана-Больцмана:

= , Вт/м² (1)

Е₀ - інтегральна густина потоку випромінювання АЧТ (АЧТ - тіло, що поглинає всю енергію, що потрапляє на нього;

σ=5,67 ×10^-8 Вт/(м²К⁴) - стала Стефана-Больцмана;

С₀=10⁸× σ = 5,67 Вт/(м²К⁴) - коефіцієнт випромінювання абсолютно чорного тіла.

Закон Стефана-Больцмана для сірих тіл:

Е = ε Е₀ = ε С₀ (Т/100)⁴ = С (T/100)⁴, (2)

Е - інтегральна густина потоку випромінювання сірого тіла, Вт/м²;

ε = Е/Е₀ = С /С_о - інтегральна ступінь чорноти тіла;

С - коефіцієнт випромінювання сірого тіла, Вт/(м²К⁴).

Енергія, що падає на реальне тіло частково відбивається ним, частково пропускається, частково поглинається. Результуючий потік випромінювання це різниця між кількістю випроміненої та поглинутої енергії. У випадку теплообміну випромінюванням між тілом (1) та його оболонкою (2), результуючий потік випромінювання Q_1-2 дорівнює:

(3)

С - приведений коефіцієнт випромінювання системи тіл, Вт/(м²K⁴);

F₁ – площа поверхні тіла, м²;

Т₁, Т₂ - абсолютні температури тіла та оболонки, К.

Якщо поверхня тіла значно менше поверхні оболонки, тобто F₁«F₂,то С=С₁,

Таким чином, коефіцієнт випромінювання реального (сірого) тіла може бути підрахований за формулою:

(4)

Значення С та ε не є сталими, а залежать від матеріалу, стану поверхні і температури тіла.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: