Radiația schimbătoare de căldură: concept, calcul

Aici cititorul va găsi informații generale despre cum, ce este transferul de căldură,

Intrarea în transferul de căldură

Pentru a înțelege esența schimbului de căldură radiant, trebuie să înțelegeți mai întâi esența lui și să știți ce este acesta?

Schimbul de căldură este o schimbare a indicelui de energie a unui tip intern fără fluxul de lucru pe un obiect sau subiect și fără efectuarea de lucrări de către organism. Un astfel de proces continuă întotdeauna într-o anumită direcție, și anume: transferurile de căldură de la un corp cu un indice de temperatură mare la un corp cu unul mai mic. Atunci când se realizează egalizarea temperaturii între corpuri, procesul se oprește și se realizează prin conductivitate termică, convecție și radiație.

1. Conductibilitatea termică este procesul de transfer al energiei de tip intern de la un fragment al corpului la altul sau între corpuri atunci când acestea intră în contact.
2. Convecția este transferul de căldură, realizat ca urmare a transferului de energie împreună cu fluxurile de lichid sau gaze.
3. Radiația este de natură electromagnetică, emisă prin energia internă a materiei, care este într-o stare cu o anumită temperatură.

Formula de căldură permite calcularea cantității de energie transferată, însă valorile măsurate depind de natura procesului:

1. Q = cmDelta-t = cm (t₂ - t₁) - încălzire și răcire;
2. Q = mlambda - cristalizarea și topirea;
3. Q = mr - condensare de vapori, fierbere și evaporare;
4. Q = mq - arderea combustibilului.

Corelarea corpului și a temperaturii

Pentru a înțelege ce schimb de căldură radiant este, trebuie să cunoașteți elementele de bază ale legilor fizicii despre radiațiile infraroșii. Este important să ne amintim că orice organism a cărui temperatură este peste zero la altitudinea absolută emite întotdeauna energie de caracter termic. Acesta se află în domeniul spectrului infraroșu al valurilor de natură electromagnetică.

Cu toate acestea, diferite organisme, având același indice de temperatură, vor avea o capacitate diferită de a emite energie radiantă. Această caracteristică va depinde de diferiți factori, cum ar fi: structura corpului, natura, forma și starea suprafeței. Natura radiațiilor electromagnetice se referă la valul dublu, corpuscular. Câmpul de tip electromagnetic are o natură cuantică, iar cuantele sale sunt reprezentate de fotoni. Interacționând cu atomii, fotonii sunt absorbiți și transmit energia lor la electroni, fotonul dispare. Energia indicatorului vibrației termice a unui atom într-o moleculă crește. Cu alte cuvinte, energia radiată este transformată în căldură.

Energia emisă este considerată cantitatea principală și este marcată cu semnul lui W, măsurat cu jouli (J). În fluxul de radiații, valoarea medie a puterii este exprimată într-o perioadă de timp mult mai mare decât perioadele de oscilații (energia radiată în timpul unei unități de timp). Unitatea emisă de flux este exprimată în jouli împărțit la o secundă (J / s), variantele general acceptate sunt watt (W).

Cunoscând schimbul de căldură radiant

Mai mult despre fenomen. Schimbul de căldură radiant este schimbul de căldură, procesul de transfer al acestuia de la un corp la altul, având un indice de temperatură diferit. Se întâmplă cu ajutorul radiației infraroșii. Este electromagnetic și se află în regiunile spectrale ale valurilor de natură electromagnetică. Banda de undă se află în intervalul de la 0,77 până la 340 μm. Intervalele de la 340 la 100 μm sunt considerate a fi cu undă lungă, intervalul de unde medie este de 100 până la 15 μm, iar de la 15 la 0,77 μm aparțin benzilor cu unde scurte.

Regiunea de unde scurtă a spectrului infraroșu se învecinează cu lumina tipului vizibil, iar secțiunile de unde lungi ale undelor părăsesc regiunea undelor radio ultrascurte. Radiația infraroșie este caracterizată prin propagare rectilinie, este capabilă să fie refractată, reflectată și polarizată. Este capabil să penetreze o anumită listă de materiale care sunt opace la radiațiile vizibile.

Cu alte cuvinte, transferul de căldură radiant poate fi caracterizat ca transferul de căldură sub forma energiei unui val electromagnetic, procesul fiind între suprafețele care sunt în proces de radiație reciprocă.

Indicele de intensitate este determinat de aranjamentul reciproc al suprafețelor, abilitățile radiative și absorbante ale corpurilor. Radiația schimbătoare de căldură între corpuri diferă de convecție și procesele de conducere a căldurii în acea căldură pot fi transmise prin vid. Similitudinea acestui fenomen cu alții se datorează transferului de căldură între corpurile cu indice de temperatură diferit.

Flux de radiație

Radiația schimbătoare de căldură între corpuri are un număr de fluxuri de radiații:

1. Fluxul de radiații de tipul corespunzător este E, care depinde de temperatura T și de caracteristicile optice ale corpului.
2. Streams de radiații incidente.
3. Tipuri de fluxuri de radiații absorbite, reflectate și transmise. În suma sunt egale cu E_tampon.

Mediul în care are loc schimbul de căldură poate absorbi absorbția radiațiilor și poate introduce propriile sale.

Radiația schimbătoare de căldură între un număr de corpuri este descrisă de un flux de radiație eficient:

E_EF= E + E_OTP= E + (1-A) E_PAD.
Corpurile în condiții de temperatură cu indicii A = 1, R = 0 și 0 = 0 sunt numiți "absolut negri". Omul a creat conceptul de "radiație neagră". Aceasta corespunde indicilor de temperatură pentru echilibrul corpului. Energia emisă de radiație este calculată folosind temperatura subiectului sau a obiectului, natura corpului nu îl afectează.

Urmând legile lui Boltzmann

Ludwig Boltzmann, care a trăit pe teritoriul imperiului austriac în 1844-1906, a creat legea lui Stefan-Boltzmann. Acesta a fost cel care a permis unei persoane să înțeleagă mai bine esența schimbului de căldură și să opereze informații, îmbunătățind-o de mai mulți ani. Să luăm în considerare formularea sa.

Legea lui Stefan-Boltzmann este o lege integrală care descrie unele trăsături ale corpurilor absolut negre. Ea face posibilă determinarea dependenței densității puterii de radiație a unui corp absolut negru de indicele său de temperatură.

Ascultarea de lege

Legile schimbului de căldură radiantă respectă legea lui Stefan-Boltzmann. Nivelul de transfer de căldură prin conducta de căldură și prin convecție este proporțional cu temperatura. Energia radiantă în fluxul de căldură este proporțională cu indicele de temperatură din a patra putere. Se pare ca aceasta:

q = sigma-A (T.₁⁴ - T₂⁴).

În formula, q este fluxul de căldură, A este suprafața corpului care emite energie, T₁ și T₂ - magnitudinea temperaturilor corpurilor radiante și a mediului, care este implicată în absorbția acestei radiații.

Legea despre radiația căldurii menționată mai sus descrie tocmai radiația ideală produsă de un corp absolut negru (a.ch.t.). În practică, nu există asemenea corpuri în viață. Cu toate acestea, suprafețele plane de culoare neagră abordează a.ch.t. Radiațiile corpurilor ușoare sunt relativ slabe.

Există un coeficient de emisivitate, introdus pentru a ține seama de abaterea de la idealitatea numeroaselor dt. în partea dreaptă a expresiei, explicând legea lui Stefan-Boltzmann. Emisivitatea este egală cu o valoare mai mică decât una. O suprafață netedă netedă poate aduce acest raport la 0,98, iar o oglindă metalică nu va depăși 0,05. În consecință, abilitățile de absorbție sunt ridicate pentru corpurile negre și scăzute pentru cele speculare.

Despre corpul gri (st.t.)

În schimbul de căldură, există adesea o referire la un termen cum ar fi un corp gri. Acest obiect este un corp care are un coeficient de tip spectral de absorbție a radiației electromagnetice mai mic decât unul, care nu se bazează pe lungimea undei (frecvența).

Radiația căldurii este aceeași în conformitate cu compoziția spectrală a radiației unui corp negru cu aceeași temperatură. Corpul gri diferă de negru printr-un indicator mai mic de compatibilitate energetică. La nivelul spectral de negru lungimea de undă nu este afectată. În lumina vizibilă, funinginea, cărbunele și praful de platină (negru) sunt aproape de corpul gri.

Domenii de aplicare a cunoștințelor despre transferul de căldură

Radiația căldurii apare constant în jurul nostru. În clădiri rezidențiale și de birouri sunt adesea găsite încălzitoare electrice, care sunt angajate cu ajutorul căldurii, și vom vedea în formă de spirală roșiatică strălucire - o căldură se referă la, acesta „costuri“ vizibile la marginea spectrului infraroșu.

Încălzirea camerei, de fapt, este tratată de un compus invizibil de radiație infraroșie. Dispozitivul de vizibilitate pe timp de noapte utilizează o sursă de radiație termică și receptoare sensibile la radiații de natură infraroșie, care permit o navigare în întuneric.

Energia soarelui

Soarele din dreapta este cel mai puternic radiator al energiei, care este de natură termică. Ea ne încălzește planeta de la o distanță de o sută cincizeci de milioane de kilometri. Indicatorul intensității radiației solare, care a fost înregistrat timp de mulți ani și diferite stații situate în diferite colțuri ale pământului, corespunde la aproximativ 1,37 W / m².

Energia soarelui este sursa vieții pe planeta Pământ. În prezent, multe minți încearcă să găsească cea mai eficientă modalitate de a le folosi. Acum știm panouri solare care pot încălzi clădirile rezidențiale și pot primi energie pentru nevoile de zi cu zi.

În concluzie

Rezumând, cititorul poate defini acum schimbul de căldură radiant. Descrieți acest fenomen în viață și natură. Energia radiantă este principala caracteristică a valului de energie transmisă într-un astfel de fenomen, iar formulele enumerate prezintă metode de calcul al acesteia. Într-o situație generală, procesul în sine respectă legea lui Ștefan-Boltzmann și poate avea trei forme, în funcție de natura sa: fluxul de radiație incidentă, radiații de un tip adecvat și reflectate, absorbite și transmise.