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第十二章热辐射基础§12-1热辐射的基本概念图12-1电磁辐射波谱当热辐射投射到物体表面上时,一般会发生三种现象,即吸收、反射和穿透,如右图所示。对于大多数的固体和液体: 对于不含颗粒的气体: 对于黑体: 镜体或白体:1.黑体概念 黑体:是指能吸收投入到其面 上的所有热辐射能的物体,是 一种科学假想的物体,现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。定义:球面面积除以球半径的平方称为立体角,单位:sr(球面度),如图12-6和12-7所示:图12-6立体角定义图图12-7计算微元立体角的几何关系辐射力E: 单位时间内,物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。(W/m2); 光谱辐射力Eλ: 单位时间内,单位波长范围内(包含某一给定波长),物体的单位表面积向半球空间发射的能量。(W/m3);(2)斯特藩-波尔兹曼定律:§12-3-1实际物体的辐射特性灰体对应于黑体的辐射力Eb,光谱辐射力Eb和定向辐射强度L,分别引入了三个修正系数,即,发射率,单色发射率()和定向发射率(),其表达式和物理意义如下2吸收比 与黑体不同,实际物体对投射辐射不能完全吸收,还存在反射和透射,即只有不封透射辐射能被物体吸收。 吸收比不仅与表面的材料性质、表面状况和温度有关,同时与透射辐射的特性有关。基尔霍夫定律将重点讨论物体辐射率与吸收比之间的关系。 3反射比 被表面反射的能量与透射到表面的能量之比。 4灰体 单色发射率不随波长变化的物体,发射的光谱和黑体相似,只是单色辐射力低于同温度下的黑体。 黑体、灰体、白体等都是理想物体,而实际物体的辐射特性并不完全与这些理想物体相同,比如,(1)实际物体的辐射力与黑体和灰体的辐射力的差别见图12-11;(2)实际物体的辐射力并不完全与热力学温度的四次方成正比;(3)实际物体的定向辐射强度也不严格遵守Lambert定律,等等。所有这些差别全部归于上面的系数,因此,他们一般需要实验来确定,形式也可能很复杂。在工程上一般都将真实表面假设为漫发射面。12-3-2固、液表面的热辐射特征图12-13几种非导电体材料在不同方向上的定向发射率()§12-3-3基尔霍夫定律此即Kirchhoff定律的表达式之一。该式说明,在热力学平衡状态下,物体的吸收率等于它的发射率。但该式具有如下限制: 整个系统处于热平衡状态; 如物体的吸收率和发射率与温度有关,则二者只有处于同一温度下的值才能相等; 投射辐射源必须是同温度下的黑体。层次THANKYOU!