www.wikidata.uk-ua.nina.az

Випромінювальна здатність або тепловіддача кількісна характеристика теплового випромінювання поверхні конкретного матері

Випромінювальна здатність

Випромінювальна здатність або тепловіддача — кількісна характеристика теплового випромінювання поверхні конкретного матеріалу, яка показує його ефективність випромінення енергії теплового випромінення. Теплове випромінення — це електромагнітне випромінювання, але для об'єктів, температура яких близька до температури довколишнього середовища, тобто випромінювання в інфрачервоному діапазоні.

Коваль працює з залізом, яке стає червоним, коли є досить гарячим, воно починає випромінювати видиме теплове випромінювання.

Кількісно випромінювальна здатність — це відношення енергії теплового випромінювання від поверхні тіла до енергії випромінювання з поверхні абсолютно чорного тіла за однакової температури, яка задається законом Стефана — Больцмана. Це відношення приймає значення від 0 до 1. При кімнатній температурі, поверхня чорного об'єкта випромінює тепло в 418 ват на квадратний метр; реальні об'єкти з випромінювальною здатністю менше 1.0 випромінюють тепло з меншою інтенсивністю.

Знання про випромінювальну здатність важливі в багатьох контекстах.

  • Теплоізоляційні вікна (склопакети) - теплі поверхні зазвичай охолоджуються безпосередньо повітрям, але вони також охолоджуються самі, випускаючи теплове випромінення. Другий аспект охолодження важливий для простих скляних вікон, які мають випромінювальну здатність близьку до максимального значення 1.0. Прозорі вікна з покриттям, яке має низький коефіцієнт тепловіддачі випромінюють менше теплової енергії ніж звичайні вікна. Взимку, такі покриття можуть вдвічі зменшити швидкість, з якою вікно втрачає тепло в порівнянні зі звичайними вікнами без такого покриття скла.
    Система сонячного нагріву води на основі колектору із скляних трубок. Сонячне світло поглинається кожною трубкою із селективною поверхнею. Поверхня поглинає сонячне світло майже повністю і має низьку теплову випромінювальну здатність, тому вона майже не втрачає тепла. Звичайні чорні поверхні також поглинають сонячне світло ефективно, але вони в значній кількості розсіюють тепло.
  • Сонячні теплові колектори - так само, сонячні теплові колектори втрачають тепло випромінюючи тепло. Модернізовані сонячні колектори мають селективні поверхні з низьким коефіцієнтом випромінення. Такі теплові колектори втрачають дуже мало сонячної енергії через випромінювання теплової енергії.
  • Планетарна температура - планети це великі теплові колектори сонячної енергії. Температура поверхні планет визначається балансом між кількістю тепла, яке поглинається планетою і тим, що випромінюється назад у космос. Коефіцієнт випромінювання планети визначається особливостями її поверхні і атмосфери.
  • Вимірювання температури - Пірометри і інфрачервоні камери (тепловізори) це інструменти, які використовуються для вимірювання температури об'єктів на основі його теплового випромінювання; без потреби фізичного контакту з об'єктом. Калібрування цих інструментів потребує визначення випромінювальної здатності поверхні поверхні, температура якої вимірюється.

Фізичне визначення Редагувати

Теплове випромінювання це електромагнітне випромінювання, яке виникає за рахунок енергії руху атомів і молекул (внутрішньої енергії тіл). Теплове випромінювання властиве всім тілам при температурах вище абсолютного нуля. Т = 0 К = -273,15 °С.

Кількісною характеристикою теплового випромінювання служить спектральна густина енергетичної світності - випромінювальна здатність - визначає кількість енергії, випромінюваної з одиниці площі поверхні випромінюючого тіла за одиницю часу в одиничному інтервалі частот від ν до ν + dν, і має одиницю вимірювання в системі SI Дж/м2

де - є функцією частоти й температури. Використовується також запис rλ,T - функція довжини хвилі й температури.

Випромінювальна здатність різних поверхонь Редагувати

Фотографія куба Леслі.Кольорова фотографія отримана за допомогою інфрачервоної камери; чорно біла фотографія під нею отримана за допомогою звичайної камери. Всі поверхні куба мають однакову температуру, яка дорівнює близько 55 °C (131 °F). Сторона куба, що пофарбована в чорний колір має велике значення тепловіддачі, що має червонуватий колір на інфрачервоній фотографії. Полірована поверхня алюмінієвого кубу має низький коефіцієнт випромінювання має синій колір, на ній видно чітке відображення теплої руки

Випромінювальну здатність ε можна виміряти за допомогою такого простого пристрою як Куб Леслі в поєднанні з детектором теплового випромінювання таким як термостовпчик або болометр. Пристрій порівнює теплове випромінювання з досліджуваної поверхні із тепловим випромінюванням майже ідеального чорного зразка. Детектори по суті є чорними поглиначами тепла з дуже чутливими термометрами. які реєструють підвищення температури детектора при поглинанні теплового випромінення. Для того щоб вимірювати коефіцієнт випромінення в умовах кімнатних температур, детектори повинні повністю поглинати теплове випромінення в інфрачервоного діапазону з довжиною хвилі близько 10×10-6 м.

Для повністю чорних об'єктів, спектр їх теплового випромінення приймає значення довжини хвилі в діапазоні, який визначається законом зміщення Віна: λmax=b/T, де температура T задається в градусах за Кельвіном і константа b≈2.90×10-3 метр-градус. В Кельвінах, кімнатна температура дорівнює в середньому 293 градуси. Сонячне світло сам по собі є тепловим випромінювання, яке поширюється від розжареної поверхні Сонця. Температура поверхні Сонця приблизно дорівнює 5800 градусів Кельвіна, що відповідає максимальній довжині хвилі випромінення сонячного світла, що знаходиться в зеленому діапазоні довжини хвилі і дорівнює приблизно 0.5×10-6 м. Видиме світло має діапазон довжини хвиль від 0.4 до 0.7×10-6 м, починаючи від фіолетового до темно-червоного спектру.

Коефіцієнти випромінювальної здатності для більшості матеріалів можна знайти в спеціалізованих довідниках і підручниках. Значення для деяких матеріалів наведені в наступній таблиці.

Матеріал Випромінювальна здатність
Алюмінієва фольга 0.03
Алюміній, з анодним окисленням 0.9
Асфальт 0.88
Цегла 0.90
Бетон, грубий 0.91
Мідь, відполірована 0.04
Мідь, окиснена 0.87
Скло, гладке (без покриття) 0.95
Лід 0.97
Вапняк 0.92
Мармур (відполірований) 0.89 - 0.92
Фарба (включаючи білу) 0.9
Папір, покрівельний або білий 0.88 - 0.86
Штукатурка, груба 0.89
Срібло, відполіроване 0.02
Срібло, окиснене 0.04
Сніг 0.8 - 0.9
Вода, чиста 0.96

Примітки:

  1. Ці коефіцієнти випромінення є "інтегральним напівсферичним коефіцієнтом випромінювальної здатності" від поверхні. Термін випромінювальна здатність також використовується для "спрямованої спектральної випромінювальної здатності", яка визначає теплове випромінення, що випускається з певною довжиною хвилі і при визначеному куті до поверхні.
  2. Значення випромінювальної здатності відноситься до матеріалів, які послаблюють світло, тобто мають оптичну товщину. Це означає, що коефіцієнт поглинання на довжинах хвиль, характерних для теплового випромінення не залежить від товщини матеріалу. Дуже тонкі матеріали випускають менше теплового випромінювання, ніж товсті матеріали.

Примітки Редагувати

  1. Закон Стефана — Больцмана показує залежність енергії випромінювання з одиниці площі: σT4, де σ=5.67×10-8 W/m2/K4 — стала Стефана—Больцмана, а температура T задається в Кельвінах. Дивись Trefil, James S. (2003). . Houghton Mifflin Harcourt. с. 377. ISBN 9780618319381. Архів оригіналу за 25 лютого 2017. Процитовано 7 листопада 2014. 
  2. . Windows and Building Envelope Research and Development: Roadmap for Emerging Technologies. U.S. Department of Energy. February 2014. с. 5. Архів оригіналу за 10 серпня 2014. Процитовано 7 листопада 2014. 
  3. Fricke, Jochen; Borst, Walter L. (2013). . Wiley-VCH. с. 37. ISBN 978-3527334162. Архів оригіналу за 25 лютого 2017. Процитовано 7 листопада 2014. 
  4. Fricke, Jochen; Borst, Walter L. (2013). . Essentials of Energy Technology. Wiley-VCH. с. 249. ISBN 978-3527334162. Архів оригіналу за 25 лютого 2017. Процитовано 7 листопада 2014. 
  5. . American Chemical Society. Архів оригіналу за 7 листопада 2014. Процитовано 21 липня 2014. 
  6. Siegel, Robert (2001). . CRC Press. с. 41. ISBN 9781560328391. Архів оригіналу за 25 лютого 2017. Процитовано 7 листопада 2014. 
  7. Physical Bog. Архів оригіналу за 7 листопада 2014. Процитовано 7 листопада 2014. 
  8. Saha, Kshudiram (2008). . Springer Science & Business Media. с. 84. ISBN 9783540784272. Архів оригіналу за 25 лютого 2017. Процитовано 7 листопада 2014. 
  9. Brewster, M. Quinn (1992). . John Wiley & Sons. с. 56. ISBN 9780471539827. Архів оригіналу за 25 лютого 2017. Процитовано 7 листопада 2014. 
  10. 2009 ASHRAE Handbook: Fundamentals - IP Edition. Atlanta: American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers. 2009. ISBN 978-1-933742-56-4. .

Див. також Редагувати

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Viprominyuvalna zdatnist abo teploviddacha kilkisna harakteristika teplovogo viprominyuvannya poverhni konkretnogo materialu yaka pokazuye jogo efektivnist viprominennya energiyi teplovogo viprominennya Teplove viprominennya ce elektromagnitne viprominyuvannya ale dlya ob yektiv temperatura yakih blizka do temperaturi dovkolishnogo seredovisha tobto viprominyuvannya v infrachervonomu diapazoni Koval pracyuye z zalizom yake staye chervonim koli ye dosit garyachim vono pochinaye viprominyuvati vidime teplove viprominyuvannya Kilkisno viprominyuvalna zdatnist ce vidnoshennya energiyi teplovogo viprominyuvannya vid poverhni tila do energiyi viprominyuvannya z poverhni absolyutno chornogo tila za odnakovoyi temperaturi yaka zadayetsya zakonom Stefana Bolcmana Ce vidnoshennya prijmaye znachennya vid 0 do 1 Pri kimnatnij temperaturi poverhnya chornogo ob yekta viprominyuye teplo v 418 vat na kvadratnij metr realni ob yekti z viprominyuvalnoyu zdatnistyu menshe 1 0 viprominyuyut teplo z menshoyu intensivnistyu 1 Znannya pro viprominyuvalnu zdatnist vazhlivi v bagatoh kontekstah Teploizolyacijni vikna sklopaketi tepli poverhni zazvichaj oholodzhuyutsya bezposeredno povitryam ale voni takozh oholodzhuyutsya sami vipuskayuchi teplove viprominennya Drugij aspekt oholodzhennya vazhlivij dlya prostih sklyanih vikon yaki mayut viprominyuvalnu zdatnist blizku do maksimalnogo znachennya 1 0 Prozori vikna z pokrittyam yake maye nizkij koeficiyent teploviddachi viprominyuyut menshe teplovoyi energiyi nizh zvichajni vikna 2 Vzimku taki pokrittya mozhut vdvichi zmenshiti shvidkist z yakoyu vikno vtrachaye teplo v porivnyanni zi zvichajnimi viknami bez takogo pokrittya skla 3 Sistema sonyachnogo nagrivu vodi na osnovi kolektoru iz sklyanih trubok Sonyachne svitlo poglinayetsya kozhnoyu trubkoyu iz selektivnoyu poverhneyu Poverhnya poglinaye sonyachne svitlo majzhe povnistyu i maye nizku teplovu viprominyuvalnu zdatnist tomu vona majzhe ne vtrachaye tepla Zvichajni chorni poverhni takozh poglinayut sonyachne svitlo efektivno ale voni v znachnij kilkosti rozsiyuyut teplo Sonyachni teplovi kolektori tak samo sonyachni teplovi kolektori vtrachayut teplo viprominyuyuchi teplo Modernizovani sonyachni kolektori mayut selektivni poverhni z nizkim koeficiyentom viprominennya Taki teplovi kolektori vtrachayut duzhe malo sonyachnoyi energiyi cherez viprominyuvannya teplovoyi energiyi 4 Planetarna temperatura planeti ce veliki teplovi kolektori sonyachnoyi energiyi Temperatura poverhni planet viznachayetsya balansom mizh kilkistyu tepla yake poglinayetsya planetoyu i tim sho viprominyuyetsya nazad u kosmos Koeficiyent viprominyuvannya planeti viznachayetsya osoblivostyami yiyi poverhni i atmosferi 5 Vimiryuvannya temperaturi Pirometri i infrachervoni kameri teplovizori ce instrumenti yaki vikoristovuyutsya dlya vimiryuvannya temperaturi ob yektiv na osnovi jogo teplovogo viprominyuvannya bez potrebi fizichnogo kontaktu z ob yektom Kalibruvannya cih instrumentiv potrebuye viznachennya viprominyuvalnoyi zdatnosti poverhni poverhni temperatura yakoyi vimiryuyetsya 6 Zmist 1 Fizichne viznachennya 2 Viprominyuvalna zdatnist riznih poverhon 3 Primitki 4 Div takozhFizichne viznachennya RedaguvatiTeplove viprominyuvannya ce elektromagnitne viprominyuvannya yake vinikaye za rahunok energiyi ruhu atomiv i molekul vnutrishnoyi energiyi til Teplove viprominyuvannya vlastive vsim tilam pri temperaturah vishe absolyutnogo nulya T 0 K 273 15 S Kilkisnoyu harakteristikoyu teplovogo viprominyuvannya sluzhit spektralna gustina energetichnoyi svitnosti viprominyuvalna zdatnist B n T displaystyle B nu T nbsp viznachaye kilkist energiyi viprominyuvanoyi z odinici ploshi poverhni viprominyuyuchogo tila za odinicyu chasu v odinichnomu intervali chastot vid n do n dn i maye odinicyu vimiryuvannya v sistemi SI Dzh m2 B n T d W v v d v d v d S d t displaystyle B nu T frac dW v v dv dv cdot dS cdot dt nbsp dd de B n T displaystyle B nu T nbsp ye funkciyeyu chastoti j temperaturi Vikoristovuyetsya takozh zapis rl T funkciya dovzhini hvili j temperaturi 7 Viprominyuvalna zdatnist riznih poverhon Redaguvati nbsp Fotografiya kuba Lesli Kolorova fotografiya otrimana za dopomogoyu infrachervonoyi kameri chorno bila fotografiya pid neyu otrimana za dopomogoyu zvichajnoyi kameri Vsi poverhni kuba mayut odnakovu temperaturu yaka dorivnyuye blizko 55 C 131 F Storona kuba sho pofarbovana v chornij kolir maye velike znachennya teploviddachi sho maye chervonuvatij kolir na infrachervonij fotografiyi Polirovana poverhnya alyuminiyevogo kubu maye nizkij koeficiyent viprominyuvannya maye sinij kolir na nij vidno chitke vidobrazhennya teployi rukiViprominyuvalnu zdatnist e mozhna vimiryati za dopomogoyu takogo prostogo pristroyu yak Kub Lesli v poyednanni z detektorom teplovogo viprominyuvannya takim yak termostovpchik abo bolometr Pristrij porivnyuye teplove viprominyuvannya z doslidzhuvanoyi poverhni iz teplovim viprominyuvannyam majzhe idealnogo chornogo zrazka Detektori po suti ye chornimi poglinachami tepla z duzhe chutlivimi termometrami yaki reyestruyut pidvishennya temperaturi detektora pri poglinanni teplovogo viprominennya Dlya togo shob vimiryuvati koeficiyent viprominennya v umovah kimnatnih temperatur detektori povinni povnistyu poglinati teplove viprominennya v infrachervonogo diapazonu z dovzhinoyu hvili blizko 10 10 6 m Dlya povnistyu chornih ob yektiv spektr yih teplovogo viprominennya prijmaye znachennya dovzhini hvili v diapazoni yakij viznachayetsya zakonom zmishennya Vina lmax b T de temperatura T zadayetsya v gradusah za Kelvinom i konstanta b 2 90 10 3 metr gradus V Kelvinah kimnatna temperatura dorivnyuye v serednomu 293 gradusi Sonyachne svitlo sam po sobi ye teplovim viprominyuvannya yake poshiryuyetsya vid rozzharenoyi poverhni Soncya Temperatura poverhni Soncya priblizno dorivnyuye 5800 gradusiv Kelvina sho vidpovidaye maksimalnij dovzhini hvili viprominennya sonyachnogo svitla sho znahoditsya v zelenomu diapazoni dovzhini hvili i dorivnyuye priblizno 0 5 10 6 m 8 Vidime svitlo maye diapazon dovzhini hvil vid 0 4 do 0 7 10 6 m pochinayuchi vid fioletovogo do temno chervonogo spektru Koeficiyenti viprominyuvalnoyi zdatnosti dlya bilshosti materialiv mozhna znajti v specializovanih dovidnikah i pidruchnikah Znachennya dlya deyakih materialiv navedeni v nastupnij tablici 9 10 Material Viprominyuvalna zdatnistAlyuminiyeva folga 0 03Alyuminij z anodnim okislennyam 0 9Asfalt 0 88Cegla 0 90Beton grubij 0 91Mid vidpolirovana 0 04Mid okisnena 0 87Sklo gladke bez pokrittya 0 95Lid 0 97Vapnyak 0 92Marmur vidpolirovanij 0 89 0 92Farba vklyuchayuchi bilu 0 9Papir pokrivelnij abo bilij 0 88 0 86Shtukaturka gruba 0 89Sriblo vidpolirovane 0 02Sriblo okisnene 0 04Snig 0 8 0 9Voda chista 0 96Primitki Ci koeficiyenti viprominennya ye integralnim napivsferichnim koeficiyentom viprominyuvalnoyi zdatnosti vid poverhni Termin viprominyuvalna zdatnist takozh vikoristovuyetsya dlya spryamovanoyi spektralnoyi viprominyuvalnoyi zdatnosti yaka viznachaye teplove viprominennya sho vipuskayetsya z pevnoyu dovzhinoyu hvili i pri viznachenomu kuti do poverhni Znachennya viprominyuvalnoyi zdatnosti vidnositsya do materialiv yaki poslablyuyut svitlo tobto mayut optichnu tovshinu Ce oznachaye sho koeficiyent poglinannya na dovzhinah hvil harakternih dlya teplovogo viprominennya ne zalezhit vid tovshini materialu Duzhe tonki materiali vipuskayut menshe teplovogo viprominyuvannya nizh tovsti materiali Primitki Redaguvati Zakon Stefana Bolcmana pokazuye zalezhnist energiyi viprominyuvannya z odinici ploshi sT4 de s 5 67 10 8 W m2 K4 stala Stefana Bolcmana a temperatura T zadayetsya v Kelvinah Divis Trefil James S 2003 The Nature of Science An A Z Guide to the Laws and Principles Governing Our Universe Houghton Mifflin Harcourt s 377 ISBN 9780618319381 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2017 Procitovano 7 listopada 2014 The Low E Window R amp D Success Story Windows and Building Envelope Research and Development Roadmap for Emerging Technologies U S Department of Energy February 2014 s 5 Arhiv originalu za 10 serpnya 2014 Procitovano 7 listopada 2014 Fricke Jochen Borst Walter L 2013 Essentials of Energy Technology Wiley VCH s 37 ISBN 978 3527334162 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2017 Procitovano 7 listopada 2014 Fricke Jochen Borst Walter L 2013 9 Solar Space and Hot Water Heating Essentials of Energy Technology Wiley VCH s 249 ISBN 978 3527334162 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2017 Procitovano 7 listopada 2014 Climate Sensitivity American Chemical Society Arhiv originalu za 7 listopada 2014 Procitovano 21 lipnya 2014 Siegel Robert 2001 Thermal Radiation Heat Transfer Fourth Edition CRC Press s 41 ISBN 9781560328391 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2017 Procitovano 7 listopada 2014 Kvantova optika Teplove viprominyuvannya Physical Bog Arhiv originalu za 7 listopada 2014 Procitovano 7 listopada 2014 Saha Kshudiram 2008 The Earth s Atmosphere Its Physics and Dynamics Springer Science amp Business Media s 84 ISBN 9783540784272 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2017 Procitovano 7 listopada 2014 Brewster M Quinn 1992 Thermal Radiative Transfer and Properties John Wiley amp Sons s 56 ISBN 9780471539827 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2017 Procitovano 7 listopada 2014 2009 ASHRAE Handbook Fundamentals IP Edition Atlanta American Society of Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers 2009 ISBN 978 1 933742 56 4 Div takozh RedaguvatiPoglinayucha zdatnist Energetichna svitnist Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Viprominyuvalna zdatnist amp oldid 36045025