Radiación termal

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Radiación térmica : ondas electromagnéticas emitidas por los cuerpos debido a su energía interna . Son emitidos por cuerpos que tienen una temperatura superior a 0 K , es decir, por diferentes cuerpos calentados, por lo que se denomina térmica. Tiene un espectro continuo , cuya ubicación e intensidad del máximo dependen de la temperatura corporal. Cuando se enfría, este último cambia a la parte de longitud de onda larga del espectro [1] .

La radiación térmica es emitida, por ejemplo, por metal calentado , la atmósfera terrestre , una enana blanca [1] [2] , radiadores de enfriamiento en naves espaciales, ánodos de lámparas electrónicas , calentadores de aceite e infrarrojos .

La razón por la que la sustancia emite ondas electromagnéticas es la disposición de los átomos y las moléculas a partir de partículas cargadas , por lo que la sustancia está impregnada de campos electromagnéticos . En particular, las colisiones de átomos y moléculas dan como resultado una excitación por impacto seguida de emisión. Un rasgo característico es que cuando se promedia la emisividad sobre la distribución Maxwelliana , a partir de energías hν ∼ kT , comienza un corte exponencial en el espectro. [3]

Si la radiación está en equilibrio termodinámico con la materia, entonces dicha radiación se llama equilibrio . El espectro de dicha radiación es equivalente al espectro de un cuerpo absolutamente negro y está descrito por la ley de Planck . Sin embargo, en el caso general, la radiación térmica no está en equilibrio termodinámico con la materia, por lo que un cuerpo más caliente se enfría, mientras que un cuerpo más frío, por el contrario, se calienta. El espectro de dicha radiación está determinado por la ley de Kirchhoff .

Conceptos básicos y propiedades de la radiación térmica

Energía luminosidad de un cuerpo

La luminosidad energética de un cuerpo es una cantidad física que es función de la temperatura y numéricamente igual a la energía emitida por el cuerpo por unidad de tiempo por unidad de superficie en todas las direcciones y en todo el espectro de frecuencias. $R_{T}$

R_{T}={\frac{W}{tS))

; J / (s m²) \u003d W / m 2 .

{\ estilo de visualización [R_{T}] =}

Densidad espectral de la luminosidad de la energía

La densidad espectral de la luminosidad de la energía es una función de la frecuencia y la temperatura que caracteriza la distribución de la energía de radiación en todo el espectro de frecuencias (o longitudes de onda): ${\displaystyle r_{\omega,T))$

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\omega ,T}\,d\omega .

Una función similar se puede escribir en términos de la longitud de onda:

R_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }r_{\lambda ,T}\,d\lambda .

Se puede probar que la densidad espectral de la luminosidad de la energía, expresada en términos de frecuencia y longitud de onda, están relacionadas por la relación

r_{\omega ,T}={\frac {\lambda ^{2}}{2\pi c}}r_{\lambda ,T}.

Capacidad de absorción del organismo

La capacidad de absorción del cuerpo es una función de la frecuencia y la temperatura, mostrando qué parte de la energía de la radiación electromagnética que incide sobre el cuerpo es absorbida por el cuerpo en el rango de frecuencia cercano a : ${\displaystyle a_{\omega,T))$ $omega$ $\omega$

a_{\omega,T}={\frac {d\Phi '_{\omega,T}}{d\Phi_{\omega,T}}},

donde es el flujo de energía absorbido por el cuerpo, es el flujo de energía que incide sobre el cuerpo en la región cercana a . $d\Phi '$ $d\Phi$ $omega$ $\omega$

Reflectividad corporal

La reflectividad de un cuerpo es una función de la frecuencia y la temperatura, mostrando qué parte de la energía de la radiación electromagnética que incide sobre un cuerpo se refleja en el rango de frecuencia cerca de : ${\displaystyle b_{\omega,T))$ $omega$ $\omega$

b_{\omega,T}={\frac {d\Phi ''_{\omega,T}}{d\Phi_{\omega,T}}},

donde es el flujo de energía reflejado desde el cuerpo, es el flujo de energía que incide sobre el cuerpo en la región cercana a . $d\Phi ''$ $d\Phi$ $omega$ $\omega$

Cuerpo absolutamente negro

Un cuerpo absolutamente negro es una abstracción física (modelo), que se entiende como un cuerpo que absorbe por completo toda la radiación electromagnética que incide sobre él. Para un cuerpo completamente negro

a_{\omega ,T}=1.

Cuerpo gris

Un cuerpo gris es un cuerpo cuyo coeficiente de absorción no depende de la frecuencia, sino que depende únicamente de la temperatura:

a_{\omega ,T}=a_{T}<1.

Densidad de energía volumétrica de la radiación

La densidad de energía de la radiación volumétrica es una función de la temperatura, numéricamente igual a la energía de la radiación electromagnética por unidad de volumen en todo el espectro de frecuencias. ${\ estilo de visualización U_ {T}}$

Densidad de energía espectral

Densidad de energía espectral - - una función de frecuencia y temperatura asociada con la densidad volumétrica de radiación por la fórmula ${\displaystyle U_{\omega,T))$

U_{T}=\int \limits _{0}^{\infty }U_{\omega ,T}\,d\omega .

Cabe señalar que la densidad espectral de la luminosidad de la energía de un cuerpo negro está relacionada con la densidad de energía espectral mediante la siguiente relación:

r_{\omega ,T}=f(\omega ,T)={\frac {c}{4}}U_{\omega ,T}.

Leyes básicas de la radiación térmica

Literatura

Tashlykova-Bushkevich I. I. Física. Uf. tolerancia. A las 2 h Parte 2. Minsk, 2008.

Notas

↑ 1 2 M. A. Elyashevich. Radiación térmica // Enciclopedia física : [en 5 volúmenes] / Cap. edición A. M. Projorov . - M . : Enciclopedia soviética (vol. 1-2); Gran Enciclopedia Rusa (vols. 3-5), 1988-1999. — ISBN 5-85270-034-7 .
↑ Enana blanca . Consultado el 18 de julio de 2013. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2012. (indefinido)
↑ A. V. Zasov, K. A. Postnov. Radiación de un cuerpo negro absoluto // Astrofísica general. - S. 32.

Literatura

Radiación térmica : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética .

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En catálogos bibliográficos	TIERRA : 4188872-8 J9U : 987007553273205171 LCCN : sh85059766 NDL : 00568821 NKC : ph694907