Corpuluinegru, wiki laborator virtual, fandomului alimentat de Wikia

Corpuluinegru - abstractizare fizice utilizate in termodinamica. organismul absoarbe toate radiațiile electromagnetice incidente pe ea în toate gamele și nu reflectă nimic. În ciuda numelui, corp negru se poate emite radiații electromagnetice de orice frecvență, și au o culoare vizual. Spectrul radiațiilor corpuluinegru este determinată numai de temperatura acestuia.

Cele mai multe substanță neagră reală, cum ar fi negrul de fum. pentru a absorbi 99% din radiațiile incidente (adică. e. au albedo. 0.01) în gama de lungimi de undă vizibile, dar radiația infraroșie absorbită de acestea este semnificativ mai rau. Printre corpurile solare proprietățile sistemului corpuluinegru cea mai mare măsură are soarele. Termenul a fost introdus de Gustav Kirchhoff în 1862.

Modelul practic Editare

Absolut corpuri negre nu există, astfel încât în fizica pentru experimente folosind modelul. Este o cavitate închisă, cu o mică gaură. Lumina strălucește în prin gaura, după mai multe reflecții vor fi pe deplin absorbite, iar gaura va arata complet negru in afara. Dar atunci când este încălzit cavitatea ea va deține radiația vizibilă.

Legile radiatiei corpuluinegru Editare

Abordarea clasică Edit

Studiul legilor corpuluinegru radiații a fost una dintre premisele pentru apariția mecanicii cuantice.

Prima lege de radiații Vinuri Editare

În 1893 Vilgelm Vin. bazate pe conceptele de termodinamica clasică, a adus următoarea formulă:

în cazul în care - densitatea de energie a radiațiilor
- frecvența de radiații
- temperatura corpului radiante
- o funcție care depinde numai de frecventa si temperatura. Forma acestei funcții nu poate fi stabilită numai pe baza unor considerente termodinamice.

Formula Mai întâi Wien este valabilă pentru toate frecvențele. Orice formulă mai specifice (de exemplu, legea lui Planck) trebuie să îndeplinească formula primelor vinuri.

Din prima formulă poate fi derivată drept Wines Wien deplasament (legea maximă) și legea Stefan-Boltzmann. dar nu pot găsi valorile constantelor în aceste legi.

Punct de vedere istoric, a fost prima lege a vinurilor numite drept de deplasare, dar acum termenul de „legea de deplasare Wien“ se referă la maximul legii.

A doua lege a radiațiilor Vinuri Editare

În 1896 Vin bazat pe ipoteze suplimentare derivate a doua lege:

în cazul în care - densitatea de energie a radiațiilor
- frecvența de radiații
- temperatura corpului radiante
- constante.

Experiența arată că formula de a doua Wien este valabilă numai în limita frecvențelor înalte (lungimi de undă mici). Acesta este un caz special al primelor vinuri specifice de drept.

Mai târziu, Max Planck a arătat că a doua lege a vinei rezultă din legea lui Planck pentru razele de mare energie, și, de asemenea, a găsit o permanentă și. În acest sens, a doua lege a vinurilor poate fi scrisă ca:

în cazul în care - densitatea de energie a radiațiilor
- frecvența de radiații
T - temperatura corpului radiant
h - constanta lui Planck
k - este Boltzmann
c - Viteza luminii în vid

Legea Rayleigh - Jeans Editare

Încercarea de a descrie radiația corpuluinegru bazată pe principiile clasice ale termodinamicii și electrodinamicii duce la Rayleigh - Jeans:

Această formulă presupune o creștere pătratică a densității spectrale a radiației în funcție de frecvența sa. În practică, o astfel de lege ar însemna incapacitatea echilibrului termodinamic între materia și radiația. pentru că după el, toată energia termică ar trebui să intre în energia regiunii de scurtă lungime de undă a radiației. Un astfel de fenomen ipotetic a fost numit catastrofa ultravioletă.

Cu toate acestea, legea de radiații Rayleigh - Jeans doar pentru partea de lungime de undă lungă a spectrului și adecvat descrie natura radiațiilor. Pentru a explica faptul că această corespondență este posibilă numai prin utilizarea abordării cuantică, în conformitate cu care are loc de emisie discret. Pe baza legilor cuantice pot obține formula Planck. care va coincide cu formula Rayleigh - Jeans at.

Acest fapt este o ilustrare perfectă a acțiunii principiului corespondenței. potrivit căreia o nouă teorie fizică trebuie să explice tot ceea ce a fost în măsură să explice vechi.

drepturile legitime ale lui Planck

Intensitatea radiației unui corpuluinegru ca funcție de temperatură și frecvență este determinată de legea lui Planck.

în cazul în care - puterea radiantă pe unitatea de suprafață a suprafeței radiante în gama de frecvențe de la la.

în cazul în care - puterea radiantă pe unitatea de suprafață a suprafeței radiante în gama de lungimi de undă de la la.

Stephen Law - Boltzmann Editare

Energia totală a radiației termice este determinată de Stefan - Boltzmann.

în care - puterea pe unitatea de suprafață a suprafeței radiante și

W / (m² · K 4) - Stefan - constanta Boltzmann.

Astfel, corpuluinegru la T = 100 K emite 5,67 watt pe metru pătrat de suprafață. La o temperatură de 1000 K radiația de putere crește la 56,7 kilowați pe metru pătrat.

Wien Legea deplasarii Editare

Lungimea de undă la care energia radiantă a unui corp negru este maximă, legea de deplasare Wien determinată.

unde T - temperatura în grade Kelvin. și - lungimea de undă a intensității maxime în metri.

Astfel, presupunând o primă aproximație că aproape pielea umană în proprietăți corp total la negru, maxim spectru de emisie, la o temperatură de 36 ° C (309 K) se află la o lungime de undă de 9400 nm (în regiunea infraroșu).

culoare vizibile corpuri absolut negre cu temperaturi diferite, este prezentat în diagramă.

Corpuluinegru radiații Editare

Radiație electromagnetică, care este în echilibru termodinamic, cu un corp complet negru la o temperatură dată (de exemplu, radiația în interiorul cavității într-un corp absolut negru) este numit corpuluinegru (sau un echilibru termic) radiații. Equilibrium radiație termică omogenă, izotrop și nepolarizată, transferul de energie îi lipsesc toate caracteristicile sale depind numai de temperatura corpului emițător corpuluinegru (și, ca radiația corp negru este în echilibru termic cu corpul, această temperatură poate fi atribuită la radiații). corpuluinegru densitatea volumetrică a energiei de radiație egală cu presiunea este egală. Foarte aproape în proprietățile sale la așa-numitele radiații corpuluinegru cosmice de fond. sau cosmice de fond - umplere cu radiație univers o temperatură de aproximativ 3 K.

Intervalul de temperatură în grade Kelvin