《热辐射 概念总结》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热辐射 概念总结（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2011-01-27 18:31:50| 分类： U 玻百问 | 标签：辐射 吸收 太阳 入射 |字号 订阅也称太阳辐射直接吸收比（Absorptance of Solar Radiation）, 定义：太阳吸收辐射通量与入射辐射通量之比。还可以这样理解, 即用 1 减去透射比和入射比的值就是吸收比的值.辐射指的是能量以电磁波或粒子（如阿尔法粒子、贝塔粒子等）的形式向外扩散。自然界中的一切物体，只要温度在绝对温度零度以上，都以电磁波和粒子的形式时刻不停地向外传送热量，这种传送能量的方式被称为辐射。辐射之能量从辐射源向外所有方向直线放射。物体通过辐射所放出的能量，称为辐射能。辐射按伦琴/小时(R
2、) 计算。辐射有一个重要特点，就是它是“对等的”。不论物体（气体）温度高低都向外辐射，甲物体可以向乙物体辐射，同时乙也可向甲辐射。一般普遍将这个名词用在电离辐射。辐射本身是中性词，但某些物质的辐射可能会带来危害。热辐射，是一种物体用电磁辐射的形式把热能向外散发的热传方式。它不依赖任何外界条件而进行。它是热的三种主要传导方式之一。任何物体在发出辐射能的同时，也不断吸收周围物体发来的辐射能。一物体辐射出的能量与吸收的能量之差，就是它传递出去的净能量。物体的辐射能力（即单位时间内单位表面向外辐射的能量），随温度的升高增加很快。辐射能被物体吸收时发生热的效应，物体吸收的辐射能不同，所产生的温度也不同。
3、因此，辐射是能量转换为热量的重要方式。辐射传热（radiant heat transfer）指依靠电磁波辐射实现热冷物体间热量传递的过程，是一种非接触式传热，在真空中也能进行。物体发出的电磁波，理论上是在整个波谱范围内分布，但在工业上所遇到的温度范围内，有实际意义的是波长位于 0.38 1000m 之间的热辐射，而且大部分位于红外线(又称热射线)区段中 0.76 20m 的范围内。所谓红外线加热，就是利用这一区段的热辐射。研究热辐射规律，对于炉内传热的合理设计十分重要，对于高温炉操作工的劳动保护也有积极意义。当某系统需要保温时，即使此系统的温度不高，辐射传热的影响也不能忽视。如保温瓶胆镀银，就
4、是为了减少由辐射传热造成的热损失。一般说来，当一物体受到其他物体投来的辐射（能量为 Q）时, 其中被吸收转为热能的部分为 QA,被反射的部分为 QR，透过物体的部分为 QD,显然这些部分与总能量之间有下式所示的关系：QA+QR+QD=Q 如果把 A=QA/Q 称为吸收率，R=QR/Q 称为反射率,D=QD/Q 称为穿透率，则有： A+R+D=1 若物体的 A=1，R=D=0，即到达该物体表面的热辐射的能量完全被吸收，此物体称为绝对黑体, 简称黑体。若 R=1，A=D=0, 即到达该物体表面的热辐射的能量全部被反射；当这种反射是规则的，此物体称为镜体；如果是乱反射，则称为绝对白体。若 D=1，A
5、=R=0，即到达物体表面的热辐射的能量全部透过物体，此物体称为透热体。实际上没有绝对黑体和绝对白体，仅有些物体接近绝对黑体或绝对白体。例如：没有光泽的黑漆表面接近于黑体，其吸收率为 0.970.98；磨光的铜表面接近于白体，其反射率可达 0.97。影响固体表面的吸收和反射性质的，主要是表面状况和颜色，表面状况的影响往往比颜色更大。固体和液体一般是不透热的。热辐射的能量穿过固体或液体的表面后只经过很短的距离（一般小于 1mm,穿过金属表面后只经过 1m），就被完全吸收。气体对热辐射能几乎没有反射能力，在一般温度下的单原子和对称双原子气体（如 Ar、He、H2.N2.O2等），可视为透热体，多原子
6、气体（如 CO2、H2O、SO2 、NH3、CH4 等）在特定波长范围内具有相当大的吸收能力。热辐射求助编辑百科名片热辐射，thermal radiation ，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。热量传递的 3种方式之一。一切温度高于绝对零度的物体都能产生热辐射，温度愈高，辐射出的总能量就愈大，短波成分也愈多。热辐射的光谱是连续谱，波长覆盖范围理论上可从 0 直至 ，一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射是在真空中唯一的传热方式。目录分布发展历史特点本质编辑本段分布温度较低时热辐射，主要以不可见的红外光进行辐射，当温度为 300时热辐射中最强
7、的 波长在红外区。当物体的温度在 500以上至 800时，热辐射中最强的波长成分在可见光区。关于热辐射，其重要规律有 4 个：基尔霍夫辐射定律、普朗克辐射分布定律、斯蒂藩-玻耳兹曼定律、维恩位移定律。这 4 个定律，有时统称为热辐射定律。物体在向外辐射的同时，还吸收从其他物体辐射来的能量。物体辐射或吸收的能量与它的温度、表面积、黑度等因素有关。但是，在热平衡状态下，辐射体的光谱辐射出射度（见辐射度学和光度学）r（ ，T）与其光谱吸收比 a（，T）的比值则只是辐射波长和温度的函数，而与辐射体本身性质无关。上述规律称为基尔霍夫辐射定律，由德国物理学家 G.R.基尔霍夫于 1859 年建立。式中吸收
8、比 a 的定义是：被物体吸收的单位波长间隔内的辐射通量与入射到该物体的辐射通量之比。该定律表明，热辐射辐出度大的物体其吸收比也大，反之亦然。黑体是一种特殊的辐射体，它对所有波长电磁辐射的吸收比恒为 1。黑体在自然条件下并不存在，它只是一种理想化模型，但可用人工制作接近于黑体的模拟物。即在一封闭空腔壁上开一小孔，任何波长的光穿过小孔进入空腔后，在空腔内壁反复反射，重新从小孔穿出的机会极小，即使有机会从小孔穿出，由于经历了多次反射而损失了大部分能量 。对空腔外的观察者而言，小孔对任何波长电磁辐射的吸收比都接近于 1，故可看作是黑体。将基尔霍夫辐射定律应用于黑体，由此可见，基尔霍夫辐射定律中的函数
9、f（，T）即黑体的光谱辐射出射度。编辑本段发展历史辐射换热的发展历史1889 年 O.lummer 等测定了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。1879 年 J.Stefan 根据实验数据确立了黑体辐射力正比绝对温度的四次方规律。1884 年 L.Boltzmann 从理论上证实了上述定律。M.Planck1896 年 Wien 位移定律。19 世纪末 L.Rayleigh-J.H.Jeans 公式。1900 年 M.Planck 定律。编辑本段特点热辐射的特点：1、任何物体，只要温度高于 0K ，就会不停地向周围空间发出热辐射；2、可以在真空中传播；3、伴随能量形式的转变；4、具有强烈的方向性；
10、5、辐射能与温度和波长均有关；6、发射辐射取决于温度的 4 次方。编辑本段本质(1) 辐射人体热辐射 1：物体以电磁波的方式向外传递热量的过程。(2) 辐射能：物体以电磁波的方式向外传递的能量。通常以辐射表示辐射能。(3) 热辐射：因热引起的电磁波辐射 称为热辐射。它是由物体内部微观粒子在运动状态改变时所激发出来的。激发出来的能量分为红外线、可见光和紫外线等。其中红外线对人体的热效应显著。(4) 能量转换：内能-辐射能-辐射能- 内能A 物体（发射）- B 物体（吸收）(5) 辐射换热：是指物体之间相互辐射和吸收过程的总效果。当物体的温度处于平衡时，则它们之间辐射和吸收的能量相等，处于热的动平
11、衡状态。(6) 电磁波的速率、波长和频率的关系：c= nl电磁波的特性取决于波长或频率。在热辐射分析中通常用波长来描述电磁波。(7) 电磁波的波谱热射线的本质决定了热辐射过程有如下特点：（1） 它是依靠电磁波向物体传输热量，而不是依靠物质的接触来传递热量。（2） 辐射换热过程中伴随着能量的两次转换：物体的内能 辐射能；（接受）辐射能 （转换）内能（3） 一切物体只要其温度 T0K ，都在不断发射热射线。电磁波具有波粒二象性。2辐射能的吸收、反射、透射热射线与光的特性相同，所以光的投射、反射、折射规律对热射线也同样适用。3. 根据能量守恒定律有：Q= Qr + Qa + Qd1= Qr / Q
12、+ Qa / Q + Qd/ Q=r+a+dr 反射率； a 吸收率； d 透过率。当吸收率 a=1 时，表明物体能将投射到它表面的热射线全部吸收，称为绝对黑体，简称黑体。当反射率 r =1 时，表明物体能将投射到它表面的热射线全部反射出去，称为绝对白体，简称白体。当是镜反射（入射角 = 反射角）则称镜体。当 d=1 时，称为绝对透明体，简称透明体，又称介热体、透热体。应该指出：上面所说的黑体、白体、透明体均是对热射线而言，而不是对可见。绝对黑体科技名词定义中文名称：绝对黑体英文名称：absolute black body定义：在任何温度下对任何波长的辐射能的吸收率都等于 1 的物体，是一种理
13、想的模型。应用学科：大气科学（一级学科）；大气物理学（二级学科）以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布目录定义简介编辑本段定义投射到物体上的辐射热全被该物体吸收时，此物体称为绝对黑体。编辑本段简介当物体的吸收率 =1 时，则表示该物体能全部吸收投射来的各种波长的热辐射线，这种物体称为绝对黑体，或简称黑体（black body）。黑体是对热辐射线吸收能力最强的一种理想化物体，实际物体没有绝对黑体。但在理论研究中可设计种种绝对黑体。例如：设有一个空心容器，器壁由不透明材料制成，器壁上开有一个小孔，这样即可构成一个黑体。因为当射线射入小孔后，将在空腔中进行多次反射，每次反射器壁的内表面就吸收一
14、部份能量，若小孔孔径开得很小，远远小于容器的表面积。这样，射线即可认为被小孔全部吸收。小孔就可认为是绝对黑体。绝对黑体的发射率也为 1。一般物体收到辐射时，对辐射能量总是有吸收、有反射。吸收部分占总能量的份额称为吸收率，其值在 0-1 之间。黑颜色的物体吸收能力大于白颜色的物体，吸收系数也比较大。如果吸收系数为 1,表示全部能量都被吸收而没有反射。具有这种能力的物体称为绝对黑体。自然界并不存在绝对黑体。绝对黑体是一个理想化的参考模型。在遥感热红外扫描仪系统中，装有高温黑体和低温黑体，作为探测地物热辐射的参考源。实用的绝对黑体是由人工方法制成的。一般说，物体的辐射能量与其表面温度有关，温度越高，
15、辐射能量越大。换句话说，物体的辐射能随其温度变化，辐射能的光谱分布也随之变化。1实验表明，在一个封闭的内能不变的热平衡系统中，各物体单位时间辐射出的能量恰好等于其吸收的能量，即吸收本领大者，其辐射本领也大。二者的比值与物体的性质无关，而只是波长和温度的函数。这就是基尔霍夫定律，其数学形式是,T/,T=f(,T)式中，,T物体单位面积、单位波长间隔内所辐射的功率，即辐射度W/mm;,T 其吸收本领（%）。能够在任何温度下全部吸收所有波长辐射（即,T=1）的物体称为绝对黑体，简称黑体，于是，对于黑体，有,T=f(,T)在光电子学中，绝对黑体是热辐射源的典型代表，这是因它既可作为一种理想的标准辐射源
16、，又能以严格的数学表达式予以描述；而常用的热辐射源（太阳、白炽灯和军用目标/背景等）又至少在某些方面与黑体的辐射规律有相似之处。所以，概略介绍黑体的某些定律，对实际光电成像器件和系统的评价和分析，十分有用。实际上，并不存在理想的“绝对 ”黑体但人工制造的近似黑体常被作为辐射源标准。下图是近似黑体。不难想见，若体内壁反射率很小（如涂炭黑后），则无论在何种温度下，任何波长情况下，光一旦射入腔内，就几乎被全部吸收，或者说，它的吸收本领 ,T=1。对于非黑体，,T 永远小于 1，因而，对于任何波长，它的辐射度 ,T 永远小于同温度下黑体的辐射度 ,T，二者之比被定义为该物体的辐射本领,T=,T/,T=,T.人们把吸收本领及辐射本领与波长无关的非黑体称为灰体。灰体的辐射能量光谱分布曲线与同温度下黑体的曲线相似，只是在各波长上的辐射度均衰减了一个固定的比例 ，于是灰体的辐射度为
