热辐射基础知识 ppt课件
合集下载
热辐射基础
[小结] 黑体辐射力的基本定律
Planck定律: 给出了特定波长下的辐射力； Stefan-Boltzmann定律: 给出了一切波长下的总辐射力； Lambert定律：描述了辐射能量按空间方向分布的规律； Wien位移定律： 给出了单色辐射力峰值波长λm与温度T 的
关系
三、黑体的吸收特性
吸收比是表示物体吸收入射辐射的能力。
E b
E d
0 b
0
ec
2
c15
(T )
1
d
T 4
黑体辐射常数： σ= 5.67×10-8 W/(m2K4)
温度提高一倍，辐射力增加16倍
1879年斯提芬从实验上证明，1884年玻尔兹曼从理论上证明。定律的提出 与普朗克定律并没有联系，却能从普朗克定律推导获得。再次证明普朗克定 律是实验与理论的完美结合！
1896，Wien的半理论半经验公式，符合短波 段，在长波段与实验显著不符。
著名的瑞利-金斯公式，在长波段与实验结果 吻合
得很好。但在高频部分（紫外短波）遇到了无法克 服的困难——“紫外灾难”。
1900年，普朗克从量子假说出发，获得了与 实际
情 布况公在式整—个—光普谱朗段克完定全律符。合的黑体量辐子射论能的量诞光生谱！分
波
热辐射的特点： ➢任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间 发出热辐射；
➢ 无需介质，可以在真空中传播。
热辐射具有一般电磁辐射现象的共性。各种电磁波都以光速 在空间传播，其具有的能量与波长（频率）有关。
电磁波传播速度、频率与波长的关系：
c = fλ 真空 c＝3×108 m/s
2.电磁波频谱
频谱分布特性
方向性分布特性
第二节 黑体辐射和吸收的基本性质
光发射热辐射讲解课件
光发射与热辐射的转换机制
光发射与热辐射的相互转换
光发射和热辐射之间可以相互转换，例如，物体在吸收光子能量后，会以热辐 射的形式释放出能量；反之，物体在吸收热辐射能量后，也可能以光发射的形 式释放出能量。
转换效率的影响因素
光发射和热辐射之间的转换效率受到多种因素的影响，如物质的种类、温度、 光的波长等。
光发射与热辐射的关系
光发射可以由物质内部的电子跃迁产 生，而热辐射则是由物体内部的热能 转化而来。
光发射和热辐射都是电磁辐射的不同 表现形式，具有相似的光谱特性和传 播方式。
02 光发射热辐射的物理机制
光发射的物理机制
光的产生
01
光发射是物质内部粒子从高能级跃迁到低能级时释放的能量以
光子的形式释放出来的过程。
热辐射材料的研究进展
总结词
热辐射材料是实现热能转换为光能的关键因素之一，其研究进展主要集中在提高热辐射转换效率、优 化材料性能和探索新型热辐射材料等方面。
详细描述
目前，科研人员已经开发出多种具有优异热辐射性能的材料，如碳化硅、氮化硅等。这些材料能够有 效地将热能转换为光能，并具有较高的发光效率和稳定性。此外，新型热辐射材料如二维材料、纳米 线等也备受关注，为热辐射技术的发展提供了更多可能性。
红外诊断技术
红外诊断技术是利用人体不同部位的温度和发射的红外辐射强度的差异，通过测量和显 示红外图像，来诊断疾病的一种方法。光发射热辐射在这一技术中发挥着关键作用。
光热治疗
光热治疗是一种新型的肿瘤治疗方法。通过将光能转化为热能，使肿瘤组织受到高温损 伤，从而达到治疗肿瘤的目的。在这一过程中，光发射热辐射起到了至关重要的作用。
THANKS
新型光发射材料的研发方向 目前，新型光发射材料的研发主要集中在稀土发光材料、 有机发光材料和纳米发光材料等领域，这些领域的研究进 展将为光发射材料的发展带来新的突破。
知识点：热辐射PPT
知识点：热辐射
热量传递的第三种基本方式是热辐射。 1.热辐射的概念 热辐射是指依靠物体的表面向外发射电磁波传递热量的 热量传递过程。 发射辐射能是各类物质的固有特性，所有温 度大于0K的实际物体都具有发射电磁波的能力，并且温度越 高，发射电磁波的能力越强。各物体表面间相互辐射、吸收 的总效果称辐射换热。 2.热辐力及绝对黑体辐射力的计算 物体单位表面积，在单位时间内所辐射出的全部波长范 围内的总能量称为物体的辐射力。用符号E表示，单位W/m2。 它的大小与物体表面性质及温度有关。 对于绝对黑体（一种理想的热辐射表面，能全验证实，它的辐射力Eb与热力学温度 的四次方成正比，即 4 T W/m2 （1） Eb Cb 100 式中 Eb—绝对黑体的辐射力，W/m2； Cb—绝对黑体辐射系数，Cb=5.67W/m2.K4； T—热力学温度，K。 以上简单介绍了导热、对流和热辐射三种热量传递的基 本方式。在实际问题中，这三种热量传递方式往往不是单独 出现，而是两种或三种同时作用于同一热量传递现象中，所 以我们应弄清楚有哪些热量传递方式在起作用，再按每一种 热量传递方式的规律进行计算。
热量传递的第三种基本方式是热辐射。 1.热辐射的概念 热辐射是指依靠物体的表面向外发射电磁波传递热量的 热量传递过程。 发射辐射能是各类物质的固有特性，所有温 度大于0K的实际物体都具有发射电磁波的能力，并且温度越 高，发射电磁波的能力越强。各物体表面间相互辐射、吸收 的总效果称辐射换热。 2.热辐力及绝对黑体辐射力的计算 物体单位表面积，在单位时间内所辐射出的全部波长范 围内的总能量称为物体的辐射力。用符号E表示，单位W/m2。 它的大小与物体表面性质及温度有关。 对于绝对黑体（一种理想的热辐射表面，能全验证实，它的辐射力Eb与热力学温度 的四次方成正比，即 4 T W/m2 （1） Eb Cb 100 式中 Eb—绝对黑体的辐射力，W/m2； Cb—绝对黑体辐射系数，Cb=5.67W/m2.K4； T—热力学温度，K。 以上简单介绍了导热、对流和热辐射三种热量传递的基 本方式。在实际问题中，这三种热量传递方式往往不是单独 出现，而是两种或三种同时作用于同一热量传递现象中，所 以我们应弄清楚有哪些热量传递方式在起作用，再按每一种 热量传递方式的规律进行计算。
02-热辐射-PPT
热辐射辐射(radiation)指物体受某种因素的激发而向外发射辐射能的现象。
由于物体内部微观粒子的热运动状态改变时激发出来的电磁波辐射，称为热辐射。
电磁波具有波粒二象性电磁理论与量子理论电磁波同时具有波动性和粒子性电磁波的数学描述：c λν=c ，某介质中的光速, 0c c n=80 3.010c ≈⨯m/s 为真空中的光速n 为介质的折射率。
λ，波长；ν，频率,单位s －1。
真空n =1;空气n =1.0003电磁波的波谱γ射线：λ<5×10-5μmX射线：5×10-7μm<λ<5×10-2μm 紫外线：4×10-3μm<λ<0.38μm 可见光：0.38μm<λ<0.76μm 红外线：0.76μm<λ<103μm无线电波：λ>103μmλ，波长↑以波长25μm为界，分为近红外区和远红外区。
无线电技术10-6 10-5 10-4 10-3 10-1 10102 103 1041热辐射：λ＝0.1～100μm ，包括可见光、部分紫外线和红外线。
微波103<λ< 106μm◆热辐射特点(Thermal radiation)✓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。
✓无需介质，可以在真空中传播，如太阳辐射。
✓伴随能量形式的转变。
物体热力学能♒电磁波能♒物体热力学能✓物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。
高温物体低温物体物体间通过相互热辐射与吸收传递热量的过程。
◆辐射换热影响因素物体本身的温度、表面辐射特性物体的大小、几何形状及相对位置两个物体温度相等→净辐射换热量为零热量传递方式：热传导、对流换热、辐射换热Thank You！。
级第5章 热辐射及辐射传热.ppt
• 热辐射是物体单向的特性，而辐射传热是不同物体间 相互作用的净结果
• 辐射传热特点： • （1）物体间不需要其他介质存在，真空中效率最高 • （2）伴随着能量形式的转换：内能－辐射能－内能
影响辐射传热的因素
• 表面发射辐射能的能力 黑体、实际物体、灰体的辐射力及发射率
表面吸收辐射能的能力 黑体、实际物体、灰体的吸收比
• 辐射——物体向外界以电磁波的方式传递能量的现象 • 所辐射电磁波所携带的能量，称为辐射能 • 热辐射：由于物体内部微观粒子热运动状态的改变而将部分
内能转化成电磁波而发射出去的过程；或者说，辐射能是由 与温度有关的内能转化而来的 • 能够发射热辐射是自然界中物体的特性之一 • 辐射类型有多种，在传热学中只研究热辐射
• 太阳辐射（温度约为5800K）能量集中在0.2－2μm的波长范 围，其中可见光区段占很大比重
• 热射线：一般将波长介于为0.1～100μm的电磁波称为热射 线，包括部分紫外线、全部可见光和红外线
返回
5.1.2 辐射传热
• 辐射传热—不同温度的物体之间由于相互进行热辐射 而产生的热量传递现象称为辐射传热
• 本书仅介绍不透明固体之间的辐射传热， 无论其自身发射辐射能，还是对投射辐射 的吸收及反射都是在固体表面上进行的。 故物体之间的辐射传热与物体表面之间的 辐射传热是等价的。
• 几个理想物体（实际自然界不存在）
1 的物体称为黑体
1 的物体称为透明体
1的物体称为白体或镜体
• 黑体在辐射传热分析研究中具有重要的作用，它既是 吸收能力最强的物体，也是同温度下辐射能力最强的 物体
• 表面之间相对几何关系 角系数
返回
5.1.3 辐射力和辐射强度
• 物体由于热辐射向外界（半球空间）发 射的电磁波按波长分布和空间方向分布 都是不均匀的，因此需要引入相关概念 来表示这些特点
• 辐射传热特点： • （1）物体间不需要其他介质存在，真空中效率最高 • （2）伴随着能量形式的转换：内能－辐射能－内能
影响辐射传热的因素
• 表面发射辐射能的能力 黑体、实际物体、灰体的辐射力及发射率
表面吸收辐射能的能力 黑体、实际物体、灰体的吸收比
• 辐射——物体向外界以电磁波的方式传递能量的现象 • 所辐射电磁波所携带的能量，称为辐射能 • 热辐射：由于物体内部微观粒子热运动状态的改变而将部分
内能转化成电磁波而发射出去的过程；或者说，辐射能是由 与温度有关的内能转化而来的 • 能够发射热辐射是自然界中物体的特性之一 • 辐射类型有多种，在传热学中只研究热辐射
• 太阳辐射（温度约为5800K）能量集中在0.2－2μm的波长范 围，其中可见光区段占很大比重
• 热射线：一般将波长介于为0.1～100μm的电磁波称为热射 线，包括部分紫外线、全部可见光和红外线
返回
5.1.2 辐射传热
• 辐射传热—不同温度的物体之间由于相互进行热辐射 而产生的热量传递现象称为辐射传热
• 本书仅介绍不透明固体之间的辐射传热， 无论其自身发射辐射能，还是对投射辐射 的吸收及反射都是在固体表面上进行的。 故物体之间的辐射传热与物体表面之间的 辐射传热是等价的。
• 几个理想物体（实际自然界不存在）
1 的物体称为黑体
1 的物体称为透明体
1的物体称为白体或镜体
• 黑体在辐射传热分析研究中具有重要的作用，它既是 吸收能力最强的物体，也是同温度下辐射能力最强的 物体
• 表面之间相对几何关系 角系数
返回
5.1.3 辐射力和辐射强度
• 物体由于热辐射向外界（半球空间）发 射的电磁波按波长分布和空间方向分布 都是不均匀的，因此需要引入相关概念 来表示这些特点
热辐射基础知识
位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间，例如小轿车、培养植物的暖房等，其内部温度明显地高 于外界温度，就是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性吸收的缘故。
▪.
▪12
热辐射四大定律
▪
图3-2 玻璃穿透比与波长关系
▪.
▪13
热辐射四大定律
▪
▪.
▪14
热辐射四大定律
▪
图3-3 普朗克温度分布
▪.
▪15
热辐射四大定律
▪
▪
▪.
▪24
热辐射换热计算
人们都有这样的经历，对于相同的室温，夏天在该室温的房间里可能仍然觉得热，而冬天在这样 的房间内则还有冷的感觉，这是什么原因呢？ 例题4：计算夏天与冬天站立在室温同为25℃的房间内的人体与环境的换热量差异。人体衣着与皮 肤的表面温度为30℃，表面发射率为0.95。夏天室内墙面温度为26℃，冬天为10℃。
▪.
▪20
热辐射换热计算
1. 热辐射换热计算要点： ① 空气没有辐射与吸收的能力，辐射换热是物体表面与周围其他固体表面间进行的。 ② 使用斯特藩-玻尔兹曼定律来计算辐射传热时，仅适用于物体被包围于大空腔中时的情形。 ③ 计算辐射换热量时，要同时考虑辐射出去的热量和吸收的热量，它们的差值就是换热量。 ④ 物体的表面黑度一般是通过实验测得的，与周围环境条件无关。 ⑤ 计算辐射换热时，我们一般假设在稳态条件下计算。
3. 斯蒂藩-玻耳兹曼定律： ① 人物介绍： 斯忒藩（ Josef Stefan，1835-1893） 澳大利亚物理学家。斯忒藩是斯洛 文尼亚人，1879年，他发现热体的总辐射和它的绝对温度的四次方成正 比。若温度提高一倍，辐射率则增加到16倍。这就是斯忒藩的四次方定 律，现已证明它在星体演化的研究上具有重大的意义。 1884年，玻耳兹 曼指出这条定律可以根据热力学原理推导出来，因此有时称之为斯忒藩 – 玻耳兹曼定律。
《传热学》教学课件—第8章 热辐射的基本概念
0
x5
c1 / b
exp 2 x
dx 1
f
T
即 Fb0~T f T
13
[辐射函数的应用举例]：某太阳能集热器透光玻璃 λ<0.35μm或λ>2.7μm， =0；1 0.35μm<λ<2.7μm， =02.85
计算总透射率，设太阳为黑体，T=5762K [解]
1T 0.3557622017mK ，查辐射函数表8-1得 Fb01T 6.96% 2T 2.7576215557mK ，查表得 Fb02T 97.17% 1 2 波长范围内的太阳辐射能占总太阳辐射能的百分比为 97.17%-6.96%=90.21% 总透射率τ=90.21%×0.85=76.68%
第八章 热辐射的基本概念
热辐射的基本概念与基本定律
1
第一节 基 本 概 念
1. 热辐射的本质和特点 本质：电磁波，由物质微观粒子的热运动激发出来的电磁波，
投射到物体表面可以产生热效应；
电磁波谱图
热射线
射线、伦琴射线、紫外线
太阳辐射
可 见 光
红外线
无线电波
103
102
101
1
0.38 0.76
10
5
3. 辐射强度和辐射力 1). 辐射强度
a). 立体角 定义：锥形区域所张 开的空间角度。 量度：以立体角的角 端为中心作一半径为 r的球面，球面上被 立体角所切割的面积 除以半径r的平方即 得立体角的量度。即
rsin d
dA1
d
dA2 r
d
d
dA2 r2
r
sind
r2
rd
sindd
sr
6
b). 可见发射面积：发射面在 垂直于发射方向的平面上的 投影面积
《热辐射的基本定律》课件
《热辐射的基本定律》 PPT课件
欢迎大家来到本次关于《热辐射的基本定律》的PPT课件。通过这个课件， 我们将深入了解普朗克辐射公式、维恩位移定律、斯特藩-玻尔兹曼定律以及 热辐射的其他重要概念。让我们一起开始这个有趣的学习之旅吧！
普朗克辐射公式
1 最早的量子论
2 关键参数
普朗克辐射公式是物理学 史上最早的量子理论之一， 解决了经典物理学无法解 释的黑体辐射谱问题。
公式中的普朗克常数和温 度是计算热辐射光谱的重 要参数。
3 广泛应用
普朗克辐射公式在光谱学、 宇宙学、红外技术等领域 都有重要应用。
维恩位移定律
1
频率-温度关系
维恩位移定律描述了辐射谱的峰值频率与温度之间的关系。
2
热辐射谱特征
根据维恩位移定律，辐射谱的峰值频率随温度的增加而增加。
3
应用案例
利用维恩位移定律，我们可以推算出天体温度、光源温度等相关信息。
2
热辐射模型
基于统计物理学原理，可以建立热辐射的数学模型，进一步解释辐射现象。
3
பைடு நூலகம்重要应用
统计物理学为热辐射研究提供了重要的理论基础，推动了相关技术和应用的发展。
热辐射实验测量方法
1 光谱测量法
通过光谱测量仪器可以获得辐射能量在不同波长范围的分布情况。
2 辐射温度测量法
通过测量物体表面的辐射温度可以推算出物体表面的热辐射能量。
3 数值模拟方法
通过计算机模拟方法，可以预测和分析热辐射现象，辅助实验研究。
热辐射的应用及发展前景
热辐射的研究和应用具有广阔的前景，以下是其中几个重要的领域： • 热成像技术在医学、安防、军事等领域的应用 • 红外线遥感技术在环境监测、遥感卫星等领域的应用 • 太阳能发电技术和太阳能热利用的发展
欢迎大家来到本次关于《热辐射的基本定律》的PPT课件。通过这个课件， 我们将深入了解普朗克辐射公式、维恩位移定律、斯特藩-玻尔兹曼定律以及 热辐射的其他重要概念。让我们一起开始这个有趣的学习之旅吧！
普朗克辐射公式
1 最早的量子论
2 关键参数
普朗克辐射公式是物理学 史上最早的量子理论之一， 解决了经典物理学无法解 释的黑体辐射谱问题。
公式中的普朗克常数和温 度是计算热辐射光谱的重 要参数。
3 广泛应用
普朗克辐射公式在光谱学、 宇宙学、红外技术等领域 都有重要应用。
维恩位移定律
1
频率-温度关系
维恩位移定律描述了辐射谱的峰值频率与温度之间的关系。
2
热辐射谱特征
根据维恩位移定律，辐射谱的峰值频率随温度的增加而增加。
3
应用案例
利用维恩位移定律，我们可以推算出天体温度、光源温度等相关信息。
2
热辐射模型
基于统计物理学原理，可以建立热辐射的数学模型，进一步解释辐射现象。
3
பைடு நூலகம்重要应用
统计物理学为热辐射研究提供了重要的理论基础，推动了相关技术和应用的发展。
热辐射实验测量方法
1 光谱测量法
通过光谱测量仪器可以获得辐射能量在不同波长范围的分布情况。
2 辐射温度测量法
通过测量物体表面的辐射温度可以推算出物体表面的热辐射能量。
3 数值模拟方法
通过计算机模拟方法，可以预测和分析热辐射现象，辅助实验研究。
热辐射的应用及发展前景
热辐射的研究和应用具有广阔的前景，以下是其中几个重要的领域： • 热成像技术在医学、安防、军事等领域的应用 • 红外线遥感技术在环境监测、遥感卫星等领域的应用 • 太阳能发电技术和太阳能热利用的发展
2.7 热辐射(课件)-五年级科学上册(苏教版)
的阳光汇聚在玻璃管上。
热成像 自然界中的一切物体，无论是北极冰川，还是火焰、人体，甚至 极寒冷的宇宙深空，只要它们的温度高于绝对零度-273℃，都会有 红外辐射。 热成像是通过非接触探测红外能量（热量），并将其转换为电信 号，进而在显示器上生成热图像和温度值，并可以对温度值进行计 算的一种检测设备。 热成像的作用有：炎症的提示、肿瘤的早期预警、周围神经疾病 的提示、其他疑难病症分 Nhomakorabea、疗效跟踪。
五、课堂总结
这节课你知道了哪些知识？能分享给老师和同学吗？
苏教版
热辐射
五年级上册第二单元 热传递
一、认识热辐射
思考：当靠近这些物体时有什么感觉？ 热
一、认识热辐射
热从哪里来的？ 我们接触到太阳了吗？ 太阳的热量是怎样传到地球
的呢？
一、认识热辐射
像太阳、篝火这样直接向周围发射热的方式，叫作热辐射。
一、认识热辐射
热辐射不需要依靠空气、水等任何物质，即使在真空中也能进行。
二、热的三种传递方式
思考：这些产品运用了热的哪种传递方式
二、热的三种传递方式
热传递方式 热传导
不同之处
直接接触 固体传热能力最强，液体次之，气体最弱
相同之处
热对流
循环传递 只在液体和气体中存在
都是由温度高的地方向 温度低的地方传递热量
热辐射
从热源处向四面八方传递 可以不依靠媒介直接传递
二、热的三种传递方式
图中用到了哪些热传递的方式？
二、热的三种传递方式
热对流
热传导
热辐射
热传递有传导、对流、辐射这三种方式。在实际的热传
递过程中，这三种方式往往不会独立存在，而是两种或三种
同时存在。
三、生活中的热辐射
热成像 自然界中的一切物体，无论是北极冰川，还是火焰、人体，甚至 极寒冷的宇宙深空，只要它们的温度高于绝对零度-273℃，都会有 红外辐射。 热成像是通过非接触探测红外能量（热量），并将其转换为电信 号，进而在显示器上生成热图像和温度值，并可以对温度值进行计 算的一种检测设备。 热成像的作用有：炎症的提示、肿瘤的早期预警、周围神经疾病 的提示、其他疑难病症分 Nhomakorabea、疗效跟踪。
五、课堂总结
这节课你知道了哪些知识？能分享给老师和同学吗？
苏教版
热辐射
五年级上册第二单元 热传递
一、认识热辐射
思考：当靠近这些物体时有什么感觉？ 热
一、认识热辐射
热从哪里来的？ 我们接触到太阳了吗？ 太阳的热量是怎样传到地球
的呢？
一、认识热辐射
像太阳、篝火这样直接向周围发射热的方式，叫作热辐射。
一、认识热辐射
热辐射不需要依靠空气、水等任何物质，即使在真空中也能进行。
二、热的三种传递方式
思考：这些产品运用了热的哪种传递方式
二、热的三种传递方式
热传递方式 热传导
不同之处
直接接触 固体传热能力最强，液体次之，气体最弱
相同之处
热对流
循环传递 只在液体和气体中存在
都是由温度高的地方向 温度低的地方传递热量
热辐射
从热源处向四面八方传递 可以不依靠媒介直接传递
二、热的三种传递方式
图中用到了哪些热传递的方式？
二、热的三种传递方式
热对流
热传导
热辐射
热传递有传导、对流、辐射这三种方式。在实际的热传
递过程中，这三种方式往往不会独立存在，而是两种或三种
同时存在。
三、生活中的热辐射
7.《热辐射》课件
深颜色——吸热强 浅颜色——吸热弱 物体吸收太阳光的本领与物体的颜色有关
不同颜色的物体吸收辐射热的能力不一样。 一般来说，深色物体比浅色物体吸收应用
太阳能热水器的 集热管是黑色的
汽车遮阳罩 是银色的
拓展活动： 拓展活动 找一找自己家中有哪些不同的热传递方式。
实验三
实验小提示：取两盒易拉罐分别包上浅色（浅紫色）和深色 （深紫色），外面用凡士林各粘一根火柴。将它们分别放在阳光下， 观察哪一个易拉罐上的火柴先掉下来。
4.你们有什么收获？ 2.你们的猜想是什么？
3.验证结果呢？ 1.我们的猜想得到证实了吗？
浅颜色的物体吸收太阳光能的能力弱 深颜色的物体吸收太阳光能的能力强
7.热辐射
夏季，站在阳光下，人会感到很晒，热得很厉害。热是 从哪儿来的?是通过哪种方式传递过来的?
活动一 太阳的热是怎样传递到地球上的？
太阳的热可以不依靠任何物体而直接向 周围发射。这种传递热的方式叫作辐射。
活动二 太阳的热是怎样传递到地球上的？ 这些照片分别是在什么季节拍的？
说说你的理由？
夏季和冬季的衣服颜色有什么不同？
夏天穿浅色衣服的人多
冬天穿深色衣服的人多
猜一猜，这是为什么呢？
小组合作，设计实验方案
实验一
实验小提示：两只手分别戴上黑色手套和白色手套，将手 放在阳光下。一段时间后，感受一下哪只手更热？
实验二
实验小提示：在一块泡沫塑料上覆盖黑纸，在另一块泡沫塑料 上覆盖白纸，将两支初始温度计示数相同的温度计分别插入两块塑料 板内，将两块泡沫塑料放在阳光下。过一段时间，观察记录两支温度 计的读数。
不同颜色的物体吸收辐射热的能力不一样。 一般来说，深色物体比浅色物体吸收应用
太阳能热水器的 集热管是黑色的
汽车遮阳罩 是银色的
拓展活动： 拓展活动 找一找自己家中有哪些不同的热传递方式。
实验三
实验小提示：取两盒易拉罐分别包上浅色（浅紫色）和深色 （深紫色），外面用凡士林各粘一根火柴。将它们分别放在阳光下， 观察哪一个易拉罐上的火柴先掉下来。
4.你们有什么收获？ 2.你们的猜想是什么？
3.验证结果呢？ 1.我们的猜想得到证实了吗？
浅颜色的物体吸收太阳光能的能力弱 深颜色的物体吸收太阳光能的能力强
7.热辐射
夏季，站在阳光下，人会感到很晒，热得很厉害。热是 从哪儿来的?是通过哪种方式传递过来的?
活动一 太阳的热是怎样传递到地球上的？
太阳的热可以不依靠任何物体而直接向 周围发射。这种传递热的方式叫作辐射。
活动二 太阳的热是怎样传递到地球上的？ 这些照片分别是在什么季节拍的？
说说你的理由？
夏季和冬季的衣服颜色有什么不同？
夏天穿浅色衣服的人多
冬天穿深色衣服的人多
猜一猜，这是为什么呢？
小组合作，设计实验方案
实验一
实验小提示：两只手分别戴上黑色手套和白色手套，将手 放在阳光下。一段时间后，感受一下哪只手更热？
实验二
实验小提示：在一块泡沫塑料上覆盖黑纸，在另一块泡沫塑料 上覆盖白纸，将两支初始温度计示数相同的温度计分别插入两块塑料 板内，将两块泡沫塑料放在阳光下。过一段时间，观察记录两支温度 计的读数。
02-热辐射过程-PPT
热辐射过程热辐射热传递方式传导辐射对流微观粒子的热运动流体的宏观运动电磁波辐射电磁波可见光0.38~0.76μm红外线0.76~1000μm紫外线0.004~0.38μm热辐射•理论上全部•常用0.1~100μm–2000K 以下热辐射：由于物体内部微观粒子热运动而发射的辐射热辐射的过程辐射能热能热能◆热辐射特点：⏹伴随着热能和辐射能的相互转化⏹不依赖中间媒介⏹热量传递是双向的⏹温度0K 以上就能发射热辐射⏹温度越高热辐射能力越强辐射投入辐射单位时间内投射到单位面积物体表面上的全波长范围内的辐射能，单位W/m2吸收反射透射G G G Gαρτ++==GGGGGGαρταρτ⎧⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩吸收比：反射比：透射比：1αρτ++=辐射如果只考虑某一波长的投入辐射GλG G G Gαλρλτλλ++==GGGGGGαλλλρλλλτλλλαρτ⎧⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩光谱吸收比：光谱反射比：光谱透射比：1λλλαρτ++=热辐射作用的分类1,0=+=ρατ负相关◆大多数固体和液体⏹极短距离内吸收完表面辐射◆不含颗粒气体⏹几乎没有反射能力1,0=+=ταρ负相关容积辐射辐射表面的分类取决于表面粗糙度1ρ=镜体白体1τ=(绝对)透明体1α=(绝对)黑体灰体光谱辐射特性不随波长变化==λλλααρρττ=，，辐射能在表面上方各个方向均匀分布反射角等于入射角λxλx黑体的重要性◆黑体：⏹能将所有投射在它上面的辐射能全部吸收，吸收辐射的能力最强。
⏹相同温度波长下，发射辐射的能力最强。
⏹是一种理想物体，自然界中不存在。
⏹可制造出人工黑体模型。
黑体炉Thank You！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间，例如小轿车、培养植物的暖房等，其内部温度明显地高 于外界温度，就是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选择性吸收的缘故。
PPT课件
12
热辐射四大定律
图3-2 玻璃穿透比与波长关系
PPT课件
13
热辐射四大定律
PPT课件
14
热辐射四大定律
PPT课件
图3-3 普朗克温度分布
层次 光谱，定向
表4-1 常用材料表面黑度
数学表达式
成立条件
பைடு நூலகம்光谱，半球
漫射表面
全波段，半球
与黑体辐射处于热平衡或对漫灰表面
⑤ 温室效应：
当研究物体表面对太阳能的吸收时，一般不能把物体在常温下的发射率作为对太阳能的吸收比。 因为太阳辐射中可见光占了近一半能量，而大多数物体对可见光波的吸收表现出强烈的选择 性。例如各种颜色（包括白色）的油漆，常温下的发射率高达0.9，但在可见光范围内，白漆 的吸收比仅0.1~0.2，而黑漆仍在0.9以上。在夏天，人们喜欢穿白色或浅色衣服的理由也在 此。在太阳能集热器的研究中要求集热器的涂层具有高的对太阳辐射的吸收比，而又希望减 少涂层本身的发射率以减少散热损失，目前已开发出的涂层材料的吸收比与发射率之比可高 达8~10。
黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界并不存在黑体， 但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它 的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并 在空腔上开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射，而每经历一次吸 收，辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可 以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一 样的性质。值得指出的是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就越接近黑体。若 这个比值小于0.6%，当内壁吸收率为60%时，计算表明，小孔的吸收率可达99.6%。应用这 种原理建立的黑体模型，在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面 都十分有用。
PPT课件
5
黑体、白体和透明体
PPT课件
图2-1 物体对热辐射的 吸收、反射和穿透
6
黑体、白体和透明体
2. 黑体：
试验表明物体的辐射能力与温度有关，同一温度下不同物体的辐射与吸收本领也大不一样。在探 索热辐射规律的过程中，黑体（black body）这种理想物体的概念具有重大意义。
黑体，是一个理想化了的物体，它能够在任何温度下吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何 的反射与透射。但黑体不见得就是黑色的，它可以放出电磁波，而这些电磁波的波长和能量 则全取决于黑体的温度，不因其他因素而改变。在室温下，黑体辐射的能量集中在长波电磁 辐射和远红外波段；当黑体温度到几百摄氏度之后，黑体开始发出可见光。以钢材为例根据 温度的升高过程，分别变为红色，橙色，黄色，当温度超过1300摄氏度时开始发白色和蓝色。 当黑体变为白色的时候，它同时会放出大量的紫外线。
PPT课件
9
热辐射四大定律
PPT课件
10
热辐射四大定律
图3-1 铜和铝的光谱吸收比与波长关系
PPT课件
11
热辐射四大定律
④ 三个层次的基尔霍夫定律：
基尔霍夫定律有三个不同层次上的表达式，其适用条件不同，如表3-1。对大多数工程计算，主要 应用“全波段、半球”这一层次上的表达式。
对黑体的概念。他的热辐射定律和绝对黑体概念是开辟20世纪物理学新纪元的关键之一。 1900年M.普朗克的量子论就发轫于此。 化学：在海德堡大学期间制成光谱仪，与化学家本生合作创立了光谱化学分析法（把各种元素放 在本生灯上烧灼，发出波长一定的一些明线光谱，由此可以极灵敏地判断这种元素的存在）， 从而发现了元素铯和铷。科学家利用光谱化学分析法，还发现了铊、碘等许多种元素。 光学理论：给出了惠更斯-菲涅耳原理的更严格的数学形式，对德国的理论物理学的发展有重大影 响。著有《数学物理学讲义》4卷。他还讨论了电报信号沿圆形截面导线的扰动。 薄板直法线理论：1850年，在柏林大学执教的基尔霍夫发表了他关于板的重要论文《弹性圆板的 平衡与运动》（Ueber das Gleichgewicht und die elastischen Scheibe：Credles Journal， Bd.40,S.51-88）。 基尔霍夫的论文指出泊松的错误。这就是力学界著名的基尔霍夫薄板假设。
玻尔兹曼（Ludwig Edward Boltzmann，1844-1906），奥地利物理学家， 和哲学家，是热力学和统计物理学的奠基人之一。作为一名物理学家，他最 伟大的功绩是发展了通过原子的性质（例如，原子量，电荷量，结构等等） 来解释和预测物质的物理性质（例如，粘性，热传导，扩散等等）的统计力 学，并且从统计意义对热力学第二定律进行了阐释。
15
热辐射四大定律
3. 斯蒂藩-玻耳兹曼定律： ① 人物介绍： 斯忒藩（ Josef Stefan，1835-1893） 澳大利亚物理学家。斯忒藩是斯洛 文尼亚人，1879年，他发现热体的总辐射和它的绝对温度的四次方成正 比。若温度提高一倍，辐射率则增加到16倍。这就是斯忒藩的四次方定 律，现已证明它在星体演化的研究上具有重大的意义。 1884年，玻耳兹 曼指出这条定律可以根据热力学原理推导出来，因此有时称之为斯忒藩 – 玻耳兹曼定律。
PPT课件
7
黑体、白体和透明体
图2-2 镜面反射
图2-2 漫反射
PPT课件
8
热辐射四大定律
1. 基尔霍夫辐射定律
① 人物成就：
基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887），德国物理学家。
电路设计：1845年，提出基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定 律（KVL），解决了电器设计中电路方面的难题。被称为“电路求解大师”。 热辐射：1859年，基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的实验。在研究过程中， 得出了关于热辐射的定律，后被称为基尔霍夫定律（Kirchoff‘s law）。1862年他又进一步得出绝
热辐射基础知识
林剑启 编著
PPT课件
1
目录
一．热辐射定义和特点 二．黑体、白体和透明体 三．热辐射四大定律 四．热辐射换热计算 五．辐射传热的控制（强化与削弱） 六．参考资料
PPT课件
2
热辐射定义和特点
PPT课件
3
热辐射定义和特点
PPT课件
4
热辐射定义和特点
图1-1 电磁波的波谱
PPT课件
12
热辐射四大定律
图3-2 玻璃穿透比与波长关系
PPT课件
13
热辐射四大定律
PPT课件
14
热辐射四大定律
PPT课件
图3-3 普朗克温度分布
层次 光谱，定向
表4-1 常用材料表面黑度
数学表达式
成立条件
பைடு நூலகம்光谱，半球
漫射表面
全波段，半球
与黑体辐射处于热平衡或对漫灰表面
⑤ 温室效应：
当研究物体表面对太阳能的吸收时，一般不能把物体在常温下的发射率作为对太阳能的吸收比。 因为太阳辐射中可见光占了近一半能量，而大多数物体对可见光波的吸收表现出强烈的选择 性。例如各种颜色（包括白色）的油漆，常温下的发射率高达0.9，但在可见光范围内，白漆 的吸收比仅0.1~0.2，而黑漆仍在0.9以上。在夏天，人们喜欢穿白色或浅色衣服的理由也在 此。在太阳能集热器的研究中要求集热器的涂层具有高的对太阳辐射的吸收比，而又希望减 少涂层本身的发射率以减少散热损失，目前已开发出的涂层材料的吸收比与发射率之比可高 达8~10。
黑体的吸收率α=1，这意味着黑体能够全部吸收各种波长的辐射能。尽管在自然界并不存在黑体， 但用人工的方法可以制造出十分接近于黑体的模型。黑体模型的原理如下：取工程材料（它 的吸收率必然小于黑体的吸收率）制造一个球壳形的空腔，使空腔壁面保持均匀的温度，并 在空腔上开一个小孔。射入小孔的辐射在空腔内要经过多次的吸收和反射，而每经历一次吸 收，辐射能就按照内壁吸收率的大小被减弱一次，最终能离开小孔的能量是微乎其微的，可 以认为所投入的辐射完全在空腔内部被吸收。所以，就辐射特性而言，小孔具有黑体表面一 样的性质。值得指出的是，小孔面积占空腔内壁总面积的比值越小，小孔就越接近黑体。若 这个比值小于0.6%，当内壁吸收率为60%时，计算表明，小孔的吸收率可达99.6%。应用这 种原理建立的黑体模型，在黑体辐射的实验研究以及为实际物体提供辐射的比较标准等方面 都十分有用。
PPT课件
5
黑体、白体和透明体
PPT课件
图2-1 物体对热辐射的 吸收、反射和穿透
6
黑体、白体和透明体
2. 黑体：
试验表明物体的辐射能力与温度有关，同一温度下不同物体的辐射与吸收本领也大不一样。在探 索热辐射规律的过程中，黑体（black body）这种理想物体的概念具有重大意义。
黑体，是一个理想化了的物体，它能够在任何温度下吸收外来的全部电磁辐射，并且不会有任何 的反射与透射。但黑体不见得就是黑色的，它可以放出电磁波，而这些电磁波的波长和能量 则全取决于黑体的温度，不因其他因素而改变。在室温下，黑体辐射的能量集中在长波电磁 辐射和远红外波段；当黑体温度到几百摄氏度之后，黑体开始发出可见光。以钢材为例根据 温度的升高过程，分别变为红色，橙色，黄色，当温度超过1300摄氏度时开始发白色和蓝色。 当黑体变为白色的时候，它同时会放出大量的紫外线。
PPT课件
9
热辐射四大定律
PPT课件
10
热辐射四大定律
图3-1 铜和铝的光谱吸收比与波长关系
PPT课件
11
热辐射四大定律
④ 三个层次的基尔霍夫定律：
基尔霍夫定律有三个不同层次上的表达式，其适用条件不同，如表3-1。对大多数工程计算，主要 应用“全波段、半球”这一层次上的表达式。
对黑体的概念。他的热辐射定律和绝对黑体概念是开辟20世纪物理学新纪元的关键之一。 1900年M.普朗克的量子论就发轫于此。 化学：在海德堡大学期间制成光谱仪，与化学家本生合作创立了光谱化学分析法（把各种元素放 在本生灯上烧灼，发出波长一定的一些明线光谱，由此可以极灵敏地判断这种元素的存在）， 从而发现了元素铯和铷。科学家利用光谱化学分析法，还发现了铊、碘等许多种元素。 光学理论：给出了惠更斯-菲涅耳原理的更严格的数学形式，对德国的理论物理学的发展有重大影 响。著有《数学物理学讲义》4卷。他还讨论了电报信号沿圆形截面导线的扰动。 薄板直法线理论：1850年，在柏林大学执教的基尔霍夫发表了他关于板的重要论文《弹性圆板的 平衡与运动》（Ueber das Gleichgewicht und die elastischen Scheibe：Credles Journal， Bd.40,S.51-88）。 基尔霍夫的论文指出泊松的错误。这就是力学界著名的基尔霍夫薄板假设。
玻尔兹曼（Ludwig Edward Boltzmann，1844-1906），奥地利物理学家， 和哲学家，是热力学和统计物理学的奠基人之一。作为一名物理学家，他最 伟大的功绩是发展了通过原子的性质（例如，原子量，电荷量，结构等等） 来解释和预测物质的物理性质（例如，粘性，热传导，扩散等等）的统计力 学，并且从统计意义对热力学第二定律进行了阐释。
15
热辐射四大定律
3. 斯蒂藩-玻耳兹曼定律： ① 人物介绍： 斯忒藩（ Josef Stefan，1835-1893） 澳大利亚物理学家。斯忒藩是斯洛 文尼亚人，1879年，他发现热体的总辐射和它的绝对温度的四次方成正 比。若温度提高一倍，辐射率则增加到16倍。这就是斯忒藩的四次方定 律，现已证明它在星体演化的研究上具有重大的意义。 1884年，玻耳兹 曼指出这条定律可以根据热力学原理推导出来，因此有时称之为斯忒藩 – 玻耳兹曼定律。
PPT课件
7
黑体、白体和透明体
图2-2 镜面反射
图2-2 漫反射
PPT课件
8
热辐射四大定律
1. 基尔霍夫辐射定律
① 人物成就：
基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff, 1824-1887），德国物理学家。
电路设计：1845年，提出基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定 律（KVL），解决了电器设计中电路方面的难题。被称为“电路求解大师”。 热辐射：1859年，基尔霍夫做了用灯焰烧灼食盐的实验。在研究过程中， 得出了关于热辐射的定律，后被称为基尔霍夫定律（Kirchoff‘s law）。1862年他又进一步得出绝
热辐射基础知识
林剑启 编著
PPT课件
1
目录
一．热辐射定义和特点 二．黑体、白体和透明体 三．热辐射四大定律 四．热辐射换热计算 五．辐射传热的控制（强化与削弱） 六．参考资料
PPT课件
2
热辐射定义和特点
PPT课件
3
热辐射定义和特点
PPT课件
4
热辐射定义和特点
图1-1 电磁波的波谱