Toate corpurile fizice, a căror temperatură este mai mare decât zero absolută, emit raze de căldură. Radiația termică este radiația electromagnetică emisă de o substanță datorită energiei sale interne.
Intensitatea radiației termice scade brusc odată cu scăderea temperaturii corpului. Cele mai multe corpuri lichide și solide au un spectru de emisie continuu, adică ei emit valuri de toate lungimi # 955;
Vizibilă de radiația umană (lumină): # 955; = 0,40-0,75 um.
Infraroșu (lumină invizibilă): # 955; = 0,75-400 pm. Apoi, banda de unde radio.
Ultraviolet (invizibil): # 955; <0,40 мкм. Далее рентгеновские и гамма-лучи.
Mijloacele de măsurare care determină temperatura corpurilor prin radiația lor termică se numesc pyrometre de radiație. Pirometrele sunt folosite pentru a măsura temperaturile în intervalul 300-6000 ° C. Pentru măsurarea temperaturilor peste 3000 ° C, pirometrele sunt practic singurele SI, sunt fără contact. Teoretic, limita superioară a măsurării pirometrelor este nelimitată. În pirometre, se utilizează în principal lumină vizibilă și infraroșu.
Măsurarea temperaturii corpurilor prin radiația lor termică se bazează pe regularitățile obținute pentru un corp absolut negru. Dacă fluxul de energie radiantă Φ cade pe suprafața exterioară a corpului, acesta este parțial absorbit de Φη, reflectat de Φο, și omis de Φр. Relația dintre aceste fluxuri depinde de proprietățile corpului și, în special, de starea suprafeței sale (gradul de rugozitate, culoare, temperatură). Dacă corpul absoarbe toate fluxurile radiante care intră pe el, atunci coeficientul său de absorbție și un astfel de corp este numit absolut negru.
corpuri reale nu sunt complet negre, și doar câteva dintre ele în proprietățile lor optice sunt aproape de ele, de exemplu, ulei de negru de fum, platină negru, catifea neagră din zona luminii vizibile sunt # 945;, un pic diferit de 1.
Suprafața exterioară a corpurilor nu numai că absoarbe, dar emite și radiația proprie, care depinde de temperatură.
Potrivit legii, capacitatea de emisie a organismelor de către Kirchhoff este proporțională cu coeficienții lor de absorbție. Deoarece coeficientul de absorbție al unui corp absolut negru # 945; abs.ch.t. = 1, atunci are emisivitatea maximă.
În cazul piroteriei radiațiilor, luminozitatea energetică (emisivitatea) și luminozitatea energetică (radianța) sunt utilizate ca cantități care caracterizează radiația termică a corpurilor. În acest caz, este necesar să se facă distincția între luminozitatea și luminozitatea totală și spectrală.
Luminozitatea totală a energiei este înțeleasă ca densitatea totală (integrată) a suprafeței radiate.
Luminozitatea energetică a unui corp într-o anumită direcție este puterea radiației pe unitate unghială solidă față de unitatea de suprafață a proiecției suprafeței corpului într-un plan perpendicular pe direcția respectivă. Luminozitatea energiei este principala valoare percepută direct de ochiul uman, precum și toate pirometrele bazate pe măsurarea temperaturii prin radiație termică.
Toate corpurile reale, în ceea ce privește gradul de absorbție a energiei radiante de către ele, diferă de corpul negru și au un coeficient de absorbție mai mic decât unitatea. Emisivitatea corpurilor reale diferă, de asemenea, de puterea radiantă a unui corp negru și poate fi caracterizată prin emisivitatea totalului # 949; și spectral # 949; # 955; .
Corpurile reale la aceeași temperatură au emisivitate diferită. a căror evaluare se face în ceea ce privește emisivitatea unui corp absolut negru (pictograma * se referă la un corp absolut negru)
unde # 949; # 955; - coeficientul radiației spectrale (gradul de negru al radiației monocromatice);
- coeficientul de radiație totală (gradul de negru al radiației totale);
E # 955 ;. E # 955; * - luminozitatea energiei spectrale;
În # 955 ;. În # 955; * - luminozitatea spectrală a energiei (percepută de ochi);
E, E * este luminozitatea totală a energiei.
# 949; # 955; este o funcție a lungimii de undă # 955; și temperatura T. Corpul, în care # 949; # 955; nu depinde de temperatură și temperatură # 955; se numește gri.
Dependența dintre luminozitatea energetică spectrală a unui corp absolut negru E # 955; *. temperatura lui T și lungimea de undă # 955; este stabilită de legea lui Planck (vezi Figura 1.17)
Acest fapt stabilește posibilitatea măsurării temperaturii corpului din luminozitatea spectrală cu sensibilitate ridicată.
Din grafic (figura 1.17) se observă că # 955; max scade cu creșterea temperaturii. Pe măsură ce temperatura corpului negru scade, distribuția maximă a energiei radiației sale se îndreaptă către regiunea de undă lungă a spectrului.
Figura 1.17 - Familia de curbe E # 955; *. construită conform legii lui Planck
Acesta a fost motivul pentru care se utilizează regiunea infraroșie a spectrului pentru măsurarea temperaturii de luminozitate a corpurilor.
Pentru corpuri reale care au propriile lor # 949; # 955;
Dacă corpurile reale au aceeași temperatură. din cauza diferenței # 949; # 955; valorile măsurate ale lui B # 955; va fi diferit. care nu permite o singură scală a dispozitivului, calibrată în valorile temperaturii reale a diferitelor obiecte. În legătură cu aceasta, scara pirometrului trebuie calibrată pentru emisia unui corp absolut negru.
Deoarece emisivitatea corpuri reale este mai mică decât negru, citirile pirometru nu va corespunde cu temperatura reală a unui corp real, și să dea o temperatură condiționată, în acest caz, așa-numita temperatură de luminozitate.
Temperatura Luminozitatea unui corp real se numește temperatură corpuluinegru la care sa luminozitate spectrală B * (# 955;, Tg) egal cu luminozitatea spectrală a corpului real, B (T # 955;,) la T. temperatura sa reală
Folosind (1.31), (1.32), și (1.33), obținem
Se poate observa că temperatura de luminozitate este întotdeauna mai mică decât temperatura reală, deoarece # 949; # 955; <1.
Instrumentele concepute pentru măsurarea temperaturii de luminozitate în partea vizibilă a spectrului sunt, de obicei, numite pyrometre optice și fotoelectrice.
Așa cum se poate observa din figura 1.17, pe măsură ce temperatura este ridicată, curba maximă a distribuției energiei radiației de-a lungul spectrului se deplasează către unde scurte. Lungime de undă # 955; care corespunde maximului curbei de distribuție a energiei în spectrul de radiații corporale negre, este legată de temperatura absolută T de relație
unde b este o constantă egală cu 2896 μm K.
Relația (1.35) este numită legea deplasării Wien. Linia întreruptă (vezi imaginea 1.17), care trece prin maximele tuturor curbelor, corespunde legii privind deplasarea Wien.
În partea vizibilă a spectrului, deplasarea lui # 955; max și, prin urmare, redistribuirea energiei cauzată de o schimbare a temperaturii corpului duce la o schimbare a culorii. Aceasta a servit drept bază pentru metodele existente de măsurare a temperaturilor corpurilor. bazată pe schimbarea distribuției de temperatură a energiei într-o anumită porțiune a spectrului de radiații, numite metode de culoare. Temperatura condiționată a corpului, măsurată prin aceste metode, se numește temperatura culorii.
Metoda cea mai larg utilizată este metoda de măsurare a temperaturii de culoare în partea vizibilă a spectrului în raport cu luminozitatea energiei în două intervale spectrale.
Temperatura culorii (Tc) este o astfel de temperatură corpuluinegru la care raportul dintre luminanțele sale de energie spectrală la lungimi de undă # 955; 1 și # 955, 2 egal cu raportul dintre luminozitatea spectrală a corpului real, la aceleași lungimi de undă și T. sale de temperatura reală
Este cunoscut acest lucru. Luând în considerare (1.31), (1.32) și (1.33), obținem
Practic gri considera ceramica corp real, oxizi metalici, Refractare, granit și alte avantaje ale metodei de culoare sunt evidente, deoarece temperatura de luminozitate mereu în contrast cu culoarea de mai jos valabil ..
Instrumentele concepute pentru măsurarea temperaturii de culoare în raport cu luminozitatea energiei spectrale sunt numite, de obicei, pirometre de raport spectral sau pirometre de culoare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: