Concepte și caracteristici de bază ale radiației termice
Între toate corpurile naturii există un proces nesfârșit de schimb de energie. Acest fenomen poate avea forme diferite, dar pentru organismele care nu intră în contact direct, transferul de energie are loc în principal sub forma undelor electromagnetice. Organismele emit și absorb energie în mod continuu. După cum se știe, radiația electromagnetică apare într-un atom atunci când trece de la o stare de energie mai mare la una mai mică. Este clar că, pentru a crea premisele unei astfel de tranziții, este în primul rând necesar transferul atomului într-o stare excitată, adică se transferă energii.Esli o anumită cantitate de excitație a atomilor apare ca rezultat al coliziunii cu alți atomi ai aceluiași corp în timpul mișcării termice, acest lucru are loc atunci când radiația electromagnetică este numită termică.
Radiația termică are loc la orice temperatură. În acest caz, indiferent de temperatură, corpul emite toate, fără excepție, lungimi de undă; Spectrul de radiații termice este continuu și se extinde de la zero la infinit. Cu toate acestea, cu cât temperatura este mai mare, radiația cu unde mai scurte este cea mai importantă din spectrul de radiații. Procesul de emitere a undelor electromagnetice de către corp are loc simultan și independent prin absorbția lor.
Acest mecanism al schimbului de energie are un caracter de echilibru. Aceasta înseamnă că, în condiții externe constante, cantitatea de energie emisă și absorbită este întotdeauna stabilită la echilibru dinamic. Și după ce sa întâmplat, temperatura corpului nu se mai schimbă
Să definim anumite cantități care caracterizează radiația termică.
Fluxul de energie (fluxul de radiații) φ este cantitatea totală de energie care transferă radiația electromagnetică prin orice suprafață pe unitatea de timp.
Luminozitatea energetică a corpului R este cantitatea totală de energie radiată de corp în întreaga gamă de lungimi de undă pe unitate
timp pe unitate de suprafață:
Să denotăm fluxul energetic emis de o unitate a suprafeței corpului în intervalul lungimii de undă dλ de dRλ. Pentru o valoare mică a intervalului, relația (la T = const) este valabilă:
Coeficientul de proporționalitate rλ se numește emisivitatea corpului sau densitatea spectrală a luminozității energetice a corpului:
Experiența arată că valoarea numerică a lui rλ depinde de temperatura corpului luminos și de lungimea de undă a radiației, adică rλ = f (T, λ).
Integrând expresia (4) pe întregul interval de lungimi de undă emise de corp, obținem valoarea luminozității energetice R la T = const:
Abilitatea organismelor de a absorbi energia radiației termice este caracterizată de coeficientul de absorbție α. Acest parametru integrat este egal cu raportul fluxului de radiații (Ф) absorbit de corp la valoarea fluxului de radiație (Ф0) care se produce pe corp:
Semnalăm incidentul fluxului de radiație pe corp în intervalul lungimii de undă dλ, de dΦ0, λ. iar fluxul de radiații în același interval absorbit de corp este dFλ. Cantitatea fără dimensiuni
se numește capacitatea de absorbție a corpului sau un coeficient de absorbție monocromatică (T = const).
Coeficientul al ia valori diferite la temperaturi diferite și depinde de domeniul de lungimi de undă pentru care este determinată, adică al = f (T, λ). Este clar că absorbția organismelor ia toate valorile de la 0 la 1: 0≤ al ≤1.
Un corp care absoarbe complet energia în întreaga gamă de lungimi de undă, adică pentru care α = 1, se numește absolut negru (negru). În natură, nu există astfel de corpuri, acest concept este o abstractizare fizică. Cu toate acestea, pentru unele organisme, valoarea α este aproape de unitate (funingine - α = 0,95) <1, называются серыми, если αλдля всех длин волн имеет одно и то же значение. Как выясняется, и серых тел в природе не существует, т.к.:
