Hősugárzás Radványi Mihály

Bevezetés Minden test bocsát ki elektromágneses sugárzást Alacsony hőmérsékleten (kb. szobahőmérsékletig) ez elhanyagolható Magasabb hőmérséklet -> jelentős Az energia, mint elektromágneses hullám ->bonyolult matematikai leírás ->Egyszerűbb modelleket használunk

A környezetével sugárzásos kapcsolatban lévő test hőárama: (12.1) -> a hővezetés és hőszállításal szemben itt kétirányú az energia forgalom

Egy adott irányba kisugárzott energia, az egységnyi térszögre vonatkoztatott intenzitás: (12.5) elnyelés(a), visszaverődés(r), áteresztőképesség(d) ->jól jellemezik a testet (1=a+r+d ) Diffúz sugárzás Ha Iλω erőssége irány független (12.11) a féltér teljes sugárzása π-szerese a tetszőleges irányú sugárzásnak.

Fekete test maximális elnyelő képességű maximális energia kibocsátó Ha a=1 (elnyelő képesség) Azaz az áteresztett és a visszavert hányada a sugárzásnak = 0 maximális elnyelő képességű maximális energia kibocsátó

A hősugárzás alaptételei Planck (12.12) A fekete test tetszőleges irányban egységnyi térszögre eső sugárzási intezitása c az elektromágneses sugárzás terjedési sebessége = 2.998 10^8m/s, h=6.625 10-34 Js, a PLANCK állandó, k=1.38 10-23 J/K, a BOLTZMANN állandó, T az abszolút hőmérséklet K-ben, λ a sugárzás hullámhossza m-ben. ->a fekete test diffúz sugárzó, és a kibocsátott energia is nagymértékben függ az abszolút hőmérséklettől (testé)

Az egyes görbék maximumai->Wien-féle eltolódási törvény - azaz minél magasabb a hőmérséklete a testnek, a max. energiájú kisugárzás a rövidebb hullámhossz felé tolódik el.

A hősugárzás alaptételei – folyt. Stefan-Boltzmann Az egyes görbék integrálásával az energiasűrűség: (12.13) ->a fekete test teljes spektrumára vonatkoztatott felületi energiasűrűséget kapjuk, adott hőmérsékleten

A testek hősugárzását a fekete testéhez viszonyítjuk: - színes testek - emissziós képességük NEM független λ-tól - szürke testek (12.17) -a szürke testek olyan diffúz sugárzók, melyek minden hullámhosszúságon a fekete test energiájának állandó hányadát sugározzák ki.

Hőáramsűrűség Távolságukhoz képest nagy felületek között effektív (látszólagos) sugárzás segédfogalma: az 1 testtől a 2 test felé irányuló összes sugárzott áramsűrűséget jelenti, azaz a saját és a visszavert sugárzás összegét. Távolságukhoz képest nagy felületek között más testről nem érkezi sugárzás, legalábbis nem éri el hősugárzás = effektív sugárzások különbsége relatív emissziós tényező: (12.21) Hőáramsűrűség: (12.22)

Egymást burkoló felületek között Az egyik elnyeli a másik által sugárzott teljes energiát bevezetve az effektív összes sugárzást (12.23) (12.24)

Általános felületek közötti hőáram A teljes hőáram: (12.31) a […] rész csak a 2 test elhelyezkedésének függvénye méret, alak, pozíció ezt nevezzük térszög aránynak (12.32) ezt behelyettesítve: (12.33)