热辐射

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热辐射的规律

热辐射的规律热辐射是一种物体由于其温度而产生的电磁辐射现象，是物体内部分子振动引起的。

根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的辐射能量密度正比于温度的四次方。

这意味着温度越高，辐射能量密度越大，辐射出的光谱也越短波长。

热辐射规律在自然界中随处可见。

太阳作为地球上最重要的热辐射源，发出的热辐射使得地球获得能量并维持生态系统的平衡。

夜晚的星空中，恒星发出的热辐射让我们看到美丽的星光。

地球的大气层也会吸收和辐射热能，形成温室效应，维持地球的温度适宜生命存在。

在工业生产中，热辐射也扮演着重要的角色。

工业炉燃烧产生的热辐射能源被用于加热材料、生产电力等工艺。

人们利用太阳能光伏电池板，将太阳的热辐射转化为电能，实现清洁能源的利用。

在日常生活中，我们也可以感受到热辐射的存在。

炉灶上的火焰、电热水壶的加热、暖气片散发的热量，都是热辐射的表现。

我们在冬天里暖暖的被窝中感受到的温暖，也是热辐射的结果。

热辐射不仅存在于宏观世界中，也存在于微观世界中。

原子和分子之间的振动和旋转运动产生的热辐射被称为分子热辐射。

分子热辐射是一种宏观物体所不具备的微观现象，它在大气层的能量传递中起着重要作用。

热辐射的规律性使得人类能够利用热能进行生产和生活。

人们通过深入研究热辐射的特性，不断开发新的利用方式和技术，以提高能源利用效率，减少环境污染。

热辐射作为一种基本的物理现象，贯穿于人类社会的各个领域，为人类的发展和进步提供了重要支撑。

总的来说，热辐射的规律性在自然界和人类社会中都具有重要意义。

通过深入研究热辐射现象，人类可以更好地理解能量的传递和转化规律，为可持续发展和环境保护提供重要的科学依据。

希望未来能够进一步挖掘热辐射的潜力，开发更多高效、清洁的能源利用方式，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。

热辐射波长范围

热辐射波长范围热辐射是指物体因温度而产生的辐射现象，波长范围广泛。

本文将从不同波长范围的热辐射入手，介绍其特点和应用。

1. 红外辐射（0.75-1000微米）红外辐射是热辐射中波长最长的一部分，其波长范围为0.75-1000微米。

红外辐射在日常生活中有着广泛的应用，比如红外线遥控器、红外线摄像头等。

此外，红外辐射还被广泛应用于医学领域，如红外线热成像技术可以用于检测人体表面的温度分布，帮助医生进行诊断。

2. 可见光辐射（380-750纳米）可见光辐射是人眼能够感知的辐射波长范围，波长范围为380-750纳米。

可见光辐射的特点是波长较短，能够通过大气层传播到地面，并被人眼感知。

因此，可见光辐射在日常生活中有着广泛的应用，比如照明、显示技术等。

此外，可见光辐射还是光合作用的重要能量来源，对于植物的生长和发育起着至关重要的作用。

3. 紫外辐射（10-400纳米）紫外辐射是波长比可见光较短的一部分，波长范围为10-400纳米。

紫外辐射具有较高的能量，能够对生物体产生一定的危害。

因此，紫外辐射在医学领域被广泛应用于消毒和杀菌，如紫外线灯可以用于空气净化和水处理等。

此外，紫外辐射还被应用于科学研究和工业生产中的紫外光固化等领域。

4. X射线辐射（0.01-10纳米）X射线辐射是波长更短的一部分，波长范围为0.01-10纳米。

X射线辐射具有很强的穿透能力，可以穿透人体组织，因此被广泛应用于医学影像学，如X射线摄影和CT扫描等。

此外，X射线辐射还被应用于材料科学、工业无损检测等领域。

5. γ射线辐射（小于0.01纳米）γ射线辐射是波长最短的一部分，波长小于0.01纳米。

γ射线辐射具有很强的穿透能力和杀伤力，因此被广泛应用于医学治疗和科学研究中。

比如，放射治疗可以用于癌症的治疗，γ射线探测器可以用于核辐射的监测等。

热辐射的波长范围广泛，每个波长范围都具有不同的特点和应用。

通过对不同波长范围的热辐射的介绍，我们可以更好地了解热辐射的特性和应用，为相关领域的研究和应用提供参考。

热辐射生活中的例子

热辐射生活中的例子热辐射是指由物体表面向周围空间发出的热能电磁波，这种电磁波不需要介质传播，因此在空气、真空等各种介质中都可以存在和传播，是人们日常生活中不可避免的一种现象，下面我们就来看看关于热辐射的一些例子。

一、阳光照射阳光是最常见的热辐射现象，在夏天里，当我们走在室外时，会感到阳光的强烈照射，这便是因为太阳释放出的热辐射能量通过空气无阻碍地传递到地面。

人们在这样的天气下容易感到疲惫和乏力，这是因为长期暴露在强烈的热辐射下会让人体散热困难，造成体内温度升高，从而导致疲劳。

二、烤箱和微波炉在烹饪食物时，我们通常使用烤箱和微波炉等电器，这些电器是利用热辐射来将食物加热。

以烤箱为例，当我们打开烤箱时，里面的热辐射会向外逸散，使得烤箱周围的空气温度升高，从而烤箱内的食物得以被均匀加热。

微波炉则是利用微波辐射在食物内部产生能量，使得食物被迅速加热。

这些电器为我们的烹饪提供了方便，也是我们日常生活中不可或缺的一部分。

三、火炉和壁炉火炉和壁炉也是热辐射的例子。

火炉中的火焰和壁炉中的炉火都是热辐射源，当火炉和壁炉燃烧时，热辐射从火焰中向外传递能量，使得周围的空气温度升高，从而达到取暖的目的。

同时，火炉和壁炉也是我们日常生活中的装饰品，为家庭增添了温馨的气息。

四、地面和建筑地面和建筑也是代表热辐射的例子。

当太阳照射在地面和建筑上时，它们会向周围发出热辐射，使得周围的环境升温。

而晴天时，由于云层较少，太阳的热辐射也更为明显。

我们在室外活动时，也能感受到地面的热辐射，比如在沙滩上行走时，脚底会感到热辣辣的感觉。

总之，热辐射是我们日常生活中不可避免的一种现象，它广泛存在于自然界和人类活动中，为我们生活提供了许多便利。

人们也需要注意避免长时间暴露在强烈的热辐射下，保护身体健康。

光的热辐射

光的热辐射
光本身是一种电磁波，具有波粒二象性，其传播过程也会伴随着能量的转移，即热辐射。

热辐射是物体由于具有温度而辐射电磁波的现象，是热量传递的三种方式之一。

所有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。

光作为一种电磁波，其本身在真空中也能传播，并发生反射、折射等现象，被物体吸收后也会产生热效应。

光的热效应在很多领域都有应用，如太阳能、光电子技术、材料学等。

总之，光的热辐射是电磁波性质的表现之一，它在各种领域都有广泛的应用。

人体热辐射

人体热辐射
人体热辐射是指人体放出的热量以电磁波的形式传播出去的过程。

人体的温度通常是大约37摄氏度，这意味着它会通过热辐射释放热量。

人体的热辐射主要是红外线辐射，这种辐射在电磁频谱中的波长范围为约8至15微米。

人体热辐射的强度取决于人体的温度和表面的面积。

根据斯特藩-玻尔兹曼定律，热辐射的能量与温度的四次方成正比。

这意味着温度越高，热辐射的能量就越大。

人体热辐射在许多领域有重要应用。

例如，在医学上，红外线热成像技术可以通过检测人体的热辐射来诊断疾病或监测身体的状况。

此外，人体热辐射还在安防、消防等领域有应用，可以用于探测人体的存在或者火灾的发生。

总的来说，人体热辐射是人体自身释放热量的一种方式，通过红外线进行传播，具有广泛的应用前景。

热辐射在生活中的案例

热辐射在生活中的案例
热辐射在生活中有许多实际应用案例。

以下是一些常见的案例：
1. 热辐射在建筑物中的应用：热辐射可以通过太阳能热水器和太阳能热发电系统等方式来收集太阳辐射能，并将其转化为热能或电能供给建筑物使用。

这种利用可再生能源的方式有助于减少对传统能源的依赖，降低环境污染。

2. 热辐射在食品加工中的应用：热辐射可以用于食品加热、烘干和灭菌等过程。

例如，微波炉利用微波辐射加热食物，使其迅速升温。

红外线灯可以用于食品烘干，通过辐射热能将水分蒸发出去。

3. 热辐射在医学诊断中的应用：医学中常用的成像技术中，如X射线、CT扫描、核磁共振等都是利用辐射来获取人体内部的信息。

其中，X射线主要是利用电磁辐射产生的高能量光子穿透人体组织，形成影像。

核磁共振则是利用辐射的能量来激发人体内部的氢原子核，通过信号的接收和处理来生成图像。

4. 热辐射在太阳能光伏中的应用：太阳能光伏是将太阳辐射能转化为电能的一种方式。

光伏电池板中的半导体材料吸收太阳光的热辐射，将其转换为电能。

这种可再生能源的利用方式有助于减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放。

这些案例只是热辐射在生活中应用的一部分示例，热辐射在各个领域都有着广泛的应用，对于能源利用、食品加工、医学诊
断等方面都起到了重要作用。

热辐射产生原理

热辐射产生原理
热辐射是指物体因温度而放射出的电磁波，其产生的原理是物体分子或原子的热运动引起的电荷震荡和加速，从而产生了辐射。

具体来说，热辐射发生的过程是：当一个物体受到热能输入时，它的温度上升，处于该物体内部的原子和分子开始激烈地运动起来，同时在运动过程中也会发出电磁波，这些电磁波称为热辐射。

热辐射的产生与物体的温度有关，温度越高，热辐射的能量也越大，频率也越高。

由于热辐射的频率范围极广，因此可以分解为不同的波长，形成一个连续的频谱。

根据普朗克定律，处于一定温度下的物体所辐射出的电磁波强度与它的频率有关，频率越高，辐射强度越大，从而形成了不同波长下的热辐射强度分布规律，即所谓的黑体辐射。

热辐射的原理和应用

热辐射的原理和应用1. 热辐射的概念热辐射是指所有物体都会发出的由于温度而产生的电磁波辐射。

热辐射无需通过介质传递，可以在真空中传播。

热辐射的频率和强度取决于物体的温度和发射能力。

2. 热辐射的原理热辐射是由于物体内部的热运动引起的。

根据普朗克辐射定律，物体发射的辐射功率与频率、温度和发射率有关。

根据斯蒂芬—波尔兹曼定律，物体的辐射功率正比于其表面的温度的四次方。

热辐射的频率分布由温度所决定，低频部分占据辐射功率的主要部分。

3. 热辐射的特性•黑体辐射：黑体是指具有完美吸收和完美辐射的特性的物体，它的辐射功率被称为黑体辐射。

黑体辐射的频率分布与温度有关，当物体温度升高时，辐射功率的峰值会向高频率方向移动。

•发射率：发射率是物体辐射的能力与黑体辐射的能力之比。

发射率介于0和1之间，完美吸收体的发射率为1，完全不发射辐射的物体的发射率为0。

•吸收率：吸收率是物体吸收入射辐射能力与吸收黑体辐射能力之比。

吸收率也介于0和1之间，完全吸收入射辐射的物体的吸收率为1，完全不吸收辐射的物体的吸收率为0。

4. 热辐射的应用热辐射在许多领域都有广泛的应用，下面列举了一些常见的应用：4.1. 热成像技术热成像技术利用物体发出的红外辐射进行图像显示。

这种技术可以无需实际接触物体的情况下获取其温度分布。

热成像技术广泛应用于建筑、医学、军事等领域。

4.2. 红外线加热红外线加热利用物体发射的红外辐射来加热。

由于红外辐射可以直接转化为热能，红外线加热可以实现快速、均匀的加热效果。

红外线加热被应用于工业烘干、食品加热等领域。

4.3. 太阳能利用太阳辐射可以被转化为电能或热能。

光伏发电利用太阳辐射的光能来产生电能，热水器利用太阳辐射的热能来加热水。

太阳能利用是可再生能源的一种重要形式。

5. 热辐射的保护由于热辐射具有高渗透性和吸热能力，对人体和设备造成的潜在危害。

因此，在某些应用中需要采取措施来保护人体和设备免受热辐射的伤害。

述热辐射过程的特点。

热辐射是物体由于内部热运动而向外部传递能量的过程。

在这个过程中，物体会发出电磁辐射，这种辐射能量的大小和频率分布与物体的温度有关。

热辐射具有以下特点：1. 与温度有关：热辐射的能量与物体的温度呈正比，温度越高，发射的能量越大。

这是因为物体的温度升高会导致分子和原子的热运动加剧，从而增加了辐射的能量。

2. 能量连续分布：在热辐射的频率分布中，能量在各个频率上是连续分布的。

根据普朗克公式，热辐射的频率分布与温度有关，不同温度的物体会发射出不同频率范围内的辐射能量。

3. 波长范围广：热辐射的波长范围非常广泛，从长波红外线到短波紫外线都有。

根据温度的不同，物体会主要发射特定波长范围内的辐射，这也是我们看到不同温度物体表面颜色不同的原因。

4. 辐射速率与表面特性有关：物体表面的特性会影响热辐射的速率。

例如，光亮的金属表面对热辐射的反射能力较强，所以金属表面的温度相对较低；而暗黑的表面对热辐射的吸收能力较强，所以暗黑的表面温度较高。

5. 辐射方向性：热辐射是无方向性的，即辐射能量均匀地向各个方向传播。

这是因为热辐射是由于物体内部的热运动引起的，而热运动的方向是随机的，因此辐射能量在空间中均匀分布。

6. 与介质无关：热辐射是通过电磁波的形式传播的，不需要介质的存在，可以在真空中传播。

这与传导和对流不同，传导需要物质的存在，对流需要流体的存在。

热辐射过程具有以上特点，这些特点使得热辐射在许多领域都有重要的应用。

例如，在工业生产中，利用热辐射可以进行物体的加热和干燥等工艺；在能源利用中，太阳能的利用就是基于太阳的热辐射；在医学检测中，利用红外线热辐射技术可以检测人体的体温和疾病等。

热辐射是物体由于内部热运动而向外部传递能量的过程，具有与温度有关、能量连续分布、波长范围广、辐射速率与表面特性有关、辐射方向性不确定和与介质无关等特点。

这些特点使得热辐射在许多领域都有重要的应用，并且对于我们理解物体的热行为和能量传递过程有着重要的意义。

热辐射

灰体：指能以相同的吸收率吸收所有波长的辐射能的物体。
6
4.5.2 物体的辐射能力
1.黑体概念黑体：是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，
是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。
图黑体模型
7
2.热辐射能量的表示方法
辐射力E：
单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长（波长从0到∞），的能量总和。 (W/m2)；
q1−2
=
A2 E1 − A1E2 A1 + A2 − A1A2
22
将
E1
=
ε1C0
( T1 100
)4
E2
=
ε
2C0
( T2 100
)
4
A1 = ε1 A2 = ε 2
代入：
q1−2 =
1
C0 +1
[( T1 )4 − ( T2 )4 ] −1 100 100
ε1 ε2
令：C1−2 =
C0
=
1 + 1 −1
)
4
⎤ ⎥⎦
tW tW
−t −t
= α R AW
(tW
− t)
总热损失：
Q = QC + QR = (α C + α R ) AW (tW − t) = αT AW (tW − t)
式中 αT——对流-辐射联合传热系数，W/(m2.K)。
28
(1) 空气自然对流，当tW<150°C时
平壁保温层外 αT = 9.8 + 0.07(tW − t) 管道及圆筒壁保温层外 αT = 9.4 + 0.052(tW − t)

述热辐射过程的特点。

热辐射是物体由于其温度而向外发射的电磁辐射。

热辐射过程具有以下几个特点。

1. 无需介质传播：热辐射是通过电磁波的形式传播的，不需要介质的支持。

这是与传导和对流传热不同的特点。

热辐射可以在真空中传播，例如太阳的辐射能就是通过真空传播到地球上的。

2. 频谱连续性：热辐射的频谱是连续的，包括从长波到短波的所有电磁波。

根据普朗克辐射定律，热辐射的频谱与物体的温度有关，温度越高，辐射的频率越高。

3. 辐射强度与温度的四次方关系：根据斯特藩-玻尔兹曼定律，物体的辐射强度与其绝对温度的四次方成正比。

这意味着增加物体的温度会显著增加其辐射能力。

因此，高温物体辐射出的能量更高。

4. 方向性：热辐射是有方向性的，物体的辐射强度在不同方向上可能会有差异。

辐射强度最大的方向被称为主辐射方向。

这是因为物体表面的几何形状和材料特性都会影响辐射的方向性。

5. 反射、吸收和透射：物体对热辐射的反应可以是反射、吸收或透射。

反射是指辐射能量被物体表面反射回去，吸收是指辐射能量被物体吸收，而透射是指辐射能量穿过物体。

物体对热辐射的这种反应取决于其表面特性和材料属性。

6. 热平衡：当物体处于热平衡状态时，其吸收和辐射的能量相等。

这是因为物体吸收的能量会被重新辐射出去，以保持能量的平衡。

热平衡是热辐射过程中一个重要的特点。

7. 热辐射的应用广泛：热辐射具有许多重要的应用。

例如，在太阳能利用中，我们可以利用太阳的热辐射来产生电能。

此外，热辐射还用于医学成像、红外线摄像以及工业加热等领域。

热辐射是物体由于温度而向外发射的电磁辐射。

它具有无需介质传播、频谱连续性、辐射强度与温度的四次方关系、方向性、反射、吸收和透射、热平衡以及广泛的应用等特点。

热辐射的研究对于理解物体的热力学行为和应用于能源利用等领域具有重要意义。

物体的热辐射

物体的热辐射热辐射是指物体由于其温度而向外部环境发射的能量。

这种能量以电磁波的形式传播，在日常生活中我们经常可以感受到物体的热辐射，比如火炉的热量、太阳的辐射等。

物体的热辐射是研究能量传输和储存的重要问题，对于工业生产、节能减排等领域有着重要的意义。

物体的热辐射遵循普朗克黑体辐射定律，即每单位面积、每单位时间辐射出来的能量，与该物体的温度的四次方成正比。

这个定律揭示了物体的温度和辐射能量之间的关系。

例如，一个温度为300K的物体，辐射的能量是一个温度为600K物体辐射能量的16倍。

这也就是为什么烧开水的时间会在水的温度越高时越短的原因。

物体热辐射的频谱特性是由其温度决定的。

研究发现，物体的辐射频谱呈现连续谱，即辐射能量分布在一定的频率范围内。

对于低温物体，其辐射频谱主要在远红外区域；而对于高温物体，则辐射能量主要分布在可见光区域甚至是紫外线区域。

这也解释了为什么在日常生活中，我们只能看到高温物体发出的光。

与热辐射相关的一个重要概念是黑体。

黑体是指一个完美吸收所有入射辐射的物体，并以最大效率辐射出来。

理想的黑体能够将所有吸收的辐射转化为热能，并以最大效率将其辐射出去。

热辐射领域的许多模型和理论基于黑体的概念。

研究发现，热辐射不仅与物体的温度有关，还与物体的表面特性有关。

粗糙的表面会改变物体的热辐射特性，使其辐射能量的分布发生变化。

而光滑的表面会使物体的热辐射特性更接近于理想黑体。

热辐射在工业生产和科学研究中有着广泛的应用。

在工业生产中，对物体的热辐射进行控制可以实现节能减排的目标。

例如，在高温炉的设计中，通过优化炉体的形状和材料，可以减少热辐射的损失，提高能源利用效率。

在科学研究中，研究物体的热辐射特性有助于理解能量传输和储存的机制。

对于材料科学、能源领域的研究，了解热辐射特性对新材料的开发和能源利用的改进有着重要的意义。

总之，物体的热辐射是由其温度决定的能量辐射。

通过研究热辐射的规律和特性，我们可以更好地理解能量传输和储存的机制。

生活中热辐射的例子

生活中热辐射的例子
1、是在灶台里烧柴火时，坐在边上会感觉到灼烧感。

2、是太阳的照射，使气温升高。

3、是冬天打开地暖时，周围温度上升等等。

4、打开电暖器会有炙热感。

5、用烤盘烤肉，使肉类变熟。

热辐射，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。

一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传播。

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、可以在真空和空气中传播；
3、伴随能量形式的转变；
4、具有强烈的方向性；
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。

什么是热辐射

什么是热辐射热辐射是一种能量传递方式，通过自由空间中的电磁波传播。

它是指由物体排放的热能以电磁辐射的形式传递出去的过程。

热辐射在自然界中广泛存在，也对人类的日常生活和科学研究起着重要作用。

1. 热辐射的基本原理热辐射的基本原理是根据物体的温度，物体会产生与其温度相关的电磁辐射。

根据普朗克黑体辐射定律，热辐射的强度与物体的温度呈正比。

热辐射的频率和强度与物体的温度相关，即温度越高，辐射的频率越高，辐射强度越大。

而热辐射的颜色也与物体的温度相关，低温物体呈红色，高温物体呈白炽色。

2. 热辐射的特点热辐射具有以下几个特点：（1）不需要介质传播：热辐射可以在真空中传播，不受物质的影响，因此它是在太空中能量传递的主要方式之一。

（2）传播速度快：热辐射的速度是光速，约为每秒300,000千米。

（3）能量传递高效：热辐射以电磁波的形式传递，能量既可以辐射出去，也可以吸收回来，使能量传递更加高效。

3. 热辐射在自然界中的应用热辐射在自然界中具有广泛的应用：（1）日光：太阳是地球上最重要的能源来源之一，它通过热辐射将能量传递给地球，维持了地球上各种生命的生存。

（2）地球辐射平衡：地球吸收的太阳辐射能量与地球辐射出去的能量保持平衡，维持地球的能量平衡。

（3）红外线照明：红外线作为热辐射的一种形式，被广泛应用于红外线照明、热成像等领域。

（4）热能转换：利用热辐射的原理，可以进行热能转换，如太阳能板将太阳辐射能转换为电能。

4. 热辐射在科学研究中的应用热辐射在科学研究中也具有重要作用：（1）红外光谱：热辐射中的红外光谱可以用于材料的结构分析、化学物质的检测等。

（2）热成像技术：热成像技术利用物体的热辐射来形成图像，可以广泛应用于医学、建筑、军事等领域。

（3）宇宙学研究：热辐射对于研究宇宙学中的宇宙背景辐射、星系演化等也具有重要作用。

总之，热辐射是一种通过电磁波传播的能量传递方式，广泛存在于自然界中。

它的特点包括不需要介质传播、传播速度快、能量传递高效等。

热辐射

辐射能的反射、图6-28 辐射能的反射、穿透和吸收
黑体的辐射能力和吸收能力 —斯蒂芬波尔兹曼定律斯蒂芬-波尔兹曼定律斯蒂芬
固体、液体穿透率为零，气体反射率为零。固体、液体穿透率为零，气体反射率为零。穿透率为零黑体：吸收率等于1的物体称绝对黑体简称黑体。的物体称绝对黑体，黑体：吸收率等于的物体称绝对黑体，简称黑体。实际物体可以接近黑体，但没有绝对黑体。际物体可以接近黑体，但没有绝对黑体。热透体：穿透率等于1的物体。气体接近热透体。热透体：穿透率等于的物体。气体接近热透体。的物体镜面体：反射率等于1的物体镜子接近镜面体。的物体。镜面体：反射率等于的物体。镜子接近镜面体。黑体的辐射能力即单位时间单位黑体外表面积单位黑体外表面积向黑体的辐射能力即单位时间单位黑体外表面积向外界辐的全部波长的总能量，服从斯蒂芬波尔兹曼定律。斯蒂芬-波尔兹曼定律射的全部波长的总能量，服从斯蒂芬波尔兹曼定律。
例6-10 温度对物体辐射能力的影响
试计算表面温度为0℃ 试计算表面温度为 ℃和546℃时黑体的辐射能力，并 ℃时黑体的辐射能力，进行比较。进行比较。解：0℃辐射能力 ℃
T 273 2 Eb1 = C 0 = 5.67 = 315W / m 100 100
546℃时黑体的辐射能力 ℃
6.5 热辐射
6.5 热辐射
6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 热辐射的概念固体辐射物体间的辐射传热气体辐射
6.5 热辐射
6.5.1 热辐射的概念
任何物体，只要绝对温度不是零度，任何物体，只要绝对温度不是零度，都会不停地以电磁波的形式向外界辐射能量。同时，地以电磁波的形式向外界辐射能量。同时，又不断吸收来自其他物体的辐射能。不断吸收来自其他物体的辐射能。当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的能辐射的能量与其从外界当物体向外界辐射的能量与其从外界吸收的能不相等，该物体与外界就产生热量的传递产生热量的传递。量不相等，该物体与外界就产生热量的传递。这种传递方式称为热辐射热辐射。这种传递方式称为热辐射。热辐射可以在真空中传播，不需要任何介质。真空中传播热辐射可以在真空中传播，不需要任何介质。气体热辐射与液体、固体不同，因为气体可以气体热辐射与液体、固体不同，热辐射与液体深入气体内部。深入气体内部。

热辐射与黑体辐射

热辐射与黑体辐射热辐射是指物体由于其内部热运动而产生的辐射能量。

所有温度高于绝对零度（-273.15摄氏度）的物体都会发出热辐射。

热辐射是一种电磁辐射，包括可见光、红外线和紫外线等。

在研究热辐射的过程中，黑体辐射是一个基本概念。

黑体辐射是指一个具有完美吸收和辐射能力的理想化物体所产生的热辐射。

它是热辐射的模型，用于描述物体的辐射特性。

黑体具有以下特点：1. 完美吸收：黑体可以完全吸收入射的辐射能量，不会有任何反射和透射。

2. 完美辐射：黑体可以以任意频率和任意强度辐射出能量，与其温度有关。

由于黑体辐射的简单性和普适性，它成为了研究热辐射和能量传输的基础。

根据黑体辐射的性质，研究者提出了一组定律，其中最著名的是斯特藩-玻尔兹曼定律、普朗克定律和维恩位移定律。

斯特藩-玻尔兹曼定律描述了黑体辐射的总辐射功率与其温度之间的关系。

公式如下：P = σT^4其中，P表示黑体辐射的总辐射功率，σ为斯特藩-玻尔兹曼常数（5.67 × 10^-8 W/m^2·K^4），T为黑体的温度（单位为开尔文）。

普朗克定律用于描述黑体辐射的频率分布。

它通过引入普朗克常数来解释黑体辐射能量的离散性。

公式如下：B(ν, T) = (2hν^3 / c^2) * (1 / (e^(hν / kT) - 1))其中，B(ν, T)表示在频率为ν、温度为T的条件下单位频率范围内的辐射能量密度，h为普朗克常数（6.63 × 10^-34 J·s），c为光速，k为玻尔兹曼常数（1.38 × 10^-23 J/K）。

维恩位移定律则定量描述了黑体辐射的频率与温度之间的关系。

根据该定律，辐射能量密度在最大功率输出频率处达到峰值。

公式如下：ν_max = (b / T)其中，ν_max表示最大功率输出频率，b为维恩位移常数（2.9 ×10^10 Hz·K）。

热辐射和黑体辐射的研究对于理解宇宙起源、星体物理学和热能转化等领域具有重要意义。

热辐射

当要同时考虑对流和热辐射时，常将辐射热流量用统一的牛顿冷却定律表示，即
式中 ——辐射给热系数。
当对流给热的温差也为（）时，总的热流密度为
式中 ——对流给热系数；
——总给热系数。
式中 ──黑体的辐射能力，W/m2；
──黑体辐射常数，其值为；
──黑体表面的绝对温度，K；
──黑体辐射系数，其值为。
斯蒂芬—波尔茨曼定律表明黑体的辐射能力与其表面的绝对温度的四次方成正比，也称为四次方定律。显然热辐射与对流和传导遵循完全不同的规律。斯蒂芬—波尔茨曼定律表明辐射传热对温度异常敏感，低温时热辐射往往可以忽略，而高温时则成为主要的传热方式。
对于固体和液体不允许热辐射透过，即，；
而气体对热辐射几乎无反射能力，即，；
黑体：能全部吸收辐射能的物体。即。
② 黑体、镜体、透热体和灰体
黑体（，）：是一种理想化物体，实际物体只能或多或少地接近黑体，但没有绝对的黑体，如没有光泽的黑漆表面，其吸收率为。引入黑体的概念是理论研究的需要。
③ 物体表面的黑度
当物体相对位置一定，系统黑度只和表面黑度有关。因此，通过表面黑度的方法可以强化或减弱辐射传热。
④ 辐射表面间介质的影响
在前面的讨论中，都是假定两表面间的介质为透明体，实际某些气体也具有发射和吸收辐射能的能力。因此，这些气体的存在对物体的辐射传热必有影响。
（7）辐射给热系数
克希霍夫从理论上证明，同一灰体的吸收率与其黑度在数值上必相等，即
由上式可知，物体的辐射能力越大其吸收能力也越大，即善于辐射者必善于吸收。
注意：上式只是说明同一灰体的吸收率与其黑度在数值上相等。但是黑度?与吸收率在物理意义上并不相同。

热辐射

T2 273 700 2 5.67 50820W / m 100 100
4 4
4
4
Eb2 / Eb1 50820 / 447 113.7
700℃时 Eb2 C0
可见，同一黑体温度变化700/25=28倍时，辐射能力增加113.7倍。低温时，辐射传热常可忽略；高温时，则可能是主要的传热方式。
温度辐射热流量并不正比于温差，而是正比于温度四次方之差。在低温传热时，可忽略辐射的作用，而在高温时，则要考虑热辐射。几何位置角系数决定了一个表面对另一个表面的投射角表面黑度通过改变表面黑度的方法可以强化或减弱辐射传热。表面黑度大有利于散热，如为增加电气设备的散热能力，在其表面涂上黑度很大的油漆；表面黑度小可减少辐射散热,如镀黑度很小的银，铝。辐射表面之间的介质当两表面之间的介质不是透热体时，需考虑介质的发射和吸收辐射能的能力。减少辐射传热的一种有效办法采用遮热板。
s是系统黑度，在实际计算中可进行简化，见下表。
GLL
系统黑度的确定
灰体相对位置计算面积 1 极大的两平行面A1或A2 2 有限的两相同上等的平行面 3 很大的物体2 A1 包住物体1 4 物体2恰好包住 A1 物体1: A1≈A2 5 界于3、4之间 A1 角系数 12 = 21 =1 系统黑度
测温的绝对误差为37K，相对误差为3.4%。测量精度大为提高!
GLL
a f (物体种类，表面温度，表面状况，投入辐射波的波长 )
GLL
灰体的辐射能力：克希荷夫定律
灰体：对各种波长辐射能力均能同等吸收的理想物体。其概念的引入可大大简化辐射传热的计算。克希荷夫定律：同温度下，同一灰体的吸收率与其黑度在数值上必相等, 即=a。但意义不同：表示灰体发射的辐射能占同温度下黑体发射的分数； a 表示外界投入的辐射能可被物体吸收的分数。推论：任何物体的辐射能力与其吸收率的比值,恒等于同温度下黑体的辐射能力,并只和温度有关, 与物体的性质无关。善于吸收辐射能的物体, 也善于发射辐射能。在一定温度条件下, 黑体具有最大的辐射能力和吸收率。克希荷夫定律的另一种表达式：E/a=Eb。