7热辐射的基本概念

e C2 / T 1
C1
5
谱辐射力随波长的增大连续变 化 , 先增大再减小，并在某一波 长max下具有最大值； (3) 随着温度的升高，光谱辐射力取得最大值的波长max减小， 即在坐标中的位置向短波方向移动。
λmax与T的关系由Wien位移定律给出：
maxT 2897 .6 m K 2900 m K
（1） 多数情况下，辐射传热是一个表面物理过程。
（2） 辐射传热不需要中间介质，可以在真空中传播。 （3） 辐射传热过程存在能量形式的转换。 热能→电磁能 电磁能→热能
二、物体辐射能量的表示
1.辐射力E：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间所有方向辐射出去 的全部波长的能量总和 。 单位：W/m2 2.光谱辐射力E:单位时间内，物体单位表面积向半球空间所有方向辐射的 从到+d的单位波长的辐射能，单位W/m3（ W/m2 . m， W/m2 . μm ）。
4
4
5.67 10 8 W/(m 2 K 4 ), 黑体辐射常数
TBaidu Nhomakorabea- -黑体表面绝对温度, K
二、普朗克定律
Eb f (T , )
E b
(1) 温度愈高，同一波长下的光 -16 Wm2 ; 谱辐射力愈大； C 1—普朗克第一常数，C1= 3.742×10
-2 mK。 C — 普朗克第二常数， C = 1.439 × 10 2 2 (2) 在一定的温度下，黑体的光
三、吸收、反射和透射
1、投射辐射G
单位时间内外界投射到物体单位表面积上的辐射能。单位W/m2 。
2、吸收比、反射比和透射比
G G G G
G G G 1 G G G

1
任何物体:
1
大多数固体和液体: 气体:
1
练 习
1. 用文字表述黑体光谱辐射力的分布规律。
2. 一黑体表面温度为207℃，计算：
（1）其表面的辐射力； （2）该黑体哪个波长的光谱辐射力最大？
3.黑体的定向辐射力在空间不同方向是怎么分布的？
再见！
传热学
热辐射的基本概念 黑体辐射的基本定律
一、热辐射的定义和特点
辐射：物体向外发射电磁波的过程。 热辐射：物体由于热的原因向外发射电磁波的过程。 物体温度高于绝对零K。 辐射传热：物体间相互辐射和吸收的净能量交换过程。
热射线波长范围：0.1~100μm
可见光波长范围：0.38~0.76μm
辐射传热的特点：
三、兰贝特定律
黑体的辐射能在空间上的分布遵循兰贝特（ Lambert ）定律，若用定向 辐射力来表示，其关系为
Eθ En cos
辐射能在空间上的分布遵循兰贝特定律的表面称为漫发射表面。 漫发射表面对于投入辐射的反射（漫反射）也是按照兰贝特定律分布的。 对于漫射表面：
E En
例题：
试分别计算温度为2000K和5800K的黑体的最大光谱辐射力所对应的波长。 解：应用Wien位移定律 T=2000K时 max=2.910-3/2000=1.45 m T=5800K时 max=2.910-3/5800=0.50 m 常见物体最大辐射力对应的波长在红外线区 太阳辐射最大辐射力对应的波长在可见光区
1
吸收比 = 1的物体称为（绝对）黑体。
3、镜反射和漫反射


(a)镜反射
(b)漫反射
注：除了经特殊处理的金属表面， 大部分工程材料均可视为漫反射表面。
四、黑体辐射的基本定律
1、斯忒藩-玻耳兹曼定律（四次方定律）
黑体辐射的辐射力与温度的关系遵循斯忒藩-波尔兹曼定律：
T Eb T 5.67 100
E E d
0

二、物体辐射能量的表示
3.定向辐射力Eθ：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间指定方向单位 立体角内所发射的全部波长的辐射能。 单位：W/(m2 sr)
半球空间
2r 2 Ω 2 2 r
辐射力与定向辐射力的关系
dAc dΩ 2 r
E
2
E d