Ntawm no tus nyeem ntawv yuav pom cov ntaub ntawv dav dav txog qhov hloov pauv cua sov yog dab tsi, thiab tseem yuav txiav txim siab nthuav dav qhov tshwm sim ntawm radiant tshav kub hloov, nws ua raws li qee txoj cai, cov yam ntxwv ntawm cov txheej txheem, cov qauv ntawm cov cua sov, kev siv. Kev hloov hluav taws xob los ntawm tib neeg thiab nws cov dej ntws hauv qhov xwm txheej.
Nkag mus rau hauv kev sib pauv cua sov
Yuav kom nkag siab lub ntsiab lus ntawm lub tshav kub hloov pauv, koj yuav tsum xub nkag siab nws lub ntsiab lus thiab paub tias nws yog dab tsi?
Kev hloov pauv cua sov yog qhov hloov pauv ntawm lub zog ntsuas ntawm hom sab hauv yam tsis muaj kev ua haujlwm ntawm cov khoom lossis cov ntsiab lus, thiab tsis ua haujlwm ntawm lub cev. Cov txheej txheem zoo li no ib txwm ua tiav hauv ib qho kev taw qhia tshwj xeeb, uas yog: tshav kub dhau ntawm lub cev nrog qhov ntsuas kub siab dua mus rau lub cev nrog qis dua. Thaum ncav cuag qhov sib npaug ntawm qhov kub thiab txias ntawm lub cev, cov txheej txheem nres, thiab nws yog nqa tawm nrog kev pab los ntawm cov cua sov conduction, convection thiab hluav taws xob.
- Thermal conduction yog cov txheej txheem ntawm kev hloov lub zog sab hauv los ntawm ib lub cev tawg mus rau lwm qhov lossis nruab nrab ntawm lub cev thaum lawv sib cuag.
- Convection yog cov cua sov hloov los ntawmlub zog hloov nrog cov kua lossis roj ntws.
- Radiation yog electromagnetic nyob rau hauv cov xwm, emissions vim lub zog sab hauv ntawm ib yam khoom uas nyob rau hauv ib lub xeev ntawm ib tug tej yam kub.
Cov qauv cua sov tso cai rau koj los ua kev suav los txiav txim siab lub zog hloov pauv, txawm li cas los xij, qhov ntsuas qhov ntsuas tau nyob ntawm qhov xwm txheej ntawm cov txheej txheem tsis tu ncua:
- Q=cmΔt=cm(t2 – t1) – cua sov thiab txias;
- Q=mλ – crystallization thiab melting;
- Q=mr - steam condensation, boiling and evaporation;
- Q=mq – roj combustion.
Kev sib raug zoo ntawm lub cev thiab qhov kub thiab txias
Yuav kom nkag siab qhov hloov pauv hluav taws xob hluav taws xob yog dab tsi, koj yuav tsum paub cov cai yooj yim ntawm physics txog hluav taws xob infrared. Nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum nco ntsoov tias txhua lub cev uas nws qhov kub thiab txias yog siab tshaj xoom hauv cov ntsiab lus meej ib txwm radiates thermal zog. Nws nyob hauv infrared spectrum ntawm nthwv dej ntawm electromagnetic xwm.
Txawm li cas los xij, lub cev sib txawv, muaj qhov kub thiab txias, yuav muaj peev xwm sib txawv los tawm lub zog hluav taws xob. Cov yam ntxwv no yuav nyob ntawm ntau yam xws li: lub cev qauv, xwm txheej, cov duab thiab qhov chaw. Qhov xwm ntawm hluav taws xob hluav taws xob yog hais txog ob lub cev, lub cev-yoj. Lub teb ntawm hom electromagnetic muaj ib tug quantum cim, thiab nws quanta yog sawv cev los ntawm photons. Interacting nrog atoms, photons yog absorbed thiab hloov lawv lub zog rau electrons, lub photon ploj. Lub zog exponent thermal fluctuationatom nyob rau hauv ib tug molecule nce. Hauv lwm lo lus, lub zog hluav taws xob hloov mus rau hauv tshav kub.
Radiated zog yog suav tias yog qhov tseem ceeb thiab suav nrog lub cim W, ntsuas hauv joules (J). Cov hluav taws xob hluav taws xob qhia qhov nruab nrab ntawm lub zog ntawm lub sijhawm uas ntau dua li lub sijhawm oscillations (lub zog tawm hauv ib chav tsev ntawm lub sijhawm). Chav tsev tso tawm los ntawm cov kwj deg qhia hauv joules ib thib ob (J / s), watt (W) yog suav tias yog qhov kev xaiv dav dav.
Taw qhia rau radiant tshav kub hloov
Tam sim no ntxiv txog qhov tshwm sim. Radiant tshav kub hloov pauv yog qhov sib pauv ntawm cov cua sov, cov txheej txheem ntawm kev hloov pauv ntawm ib lub cev mus rau lwm qhov, uas muaj qhov sib txawv ntawm qhov ntsuas kub. Nws tshwm sim nrog kev pab ntawm infrared tawg. Nws yog electromagnetic thiab lies nyob rau hauv cov cheeb tsam ntawm yoj spectra ntawm ib tug electromagnetic xwm. Cov nthwv dej ntau nyob hauv thaj tsam ntawm 0.77 txog 340 µm. Qhov ntau ntawm 340 mus rau 100 µm yog suav tias yog qhov ntev, 100 - 15 µm yog rau qhov nruab nrab nthwv dej, thiab luv wavelengths ntawm 15 txog 0.77 µm.
Qhov luv-yoj ntawm cov spectrum infrared nyob ib sab ntawm lub teeb pom kev, thiab cov nthwv dej ntev ntawm cov nthwv dej nkag mus rau hauv lub xov tooj cua ultrashort. Infrared radiation yog tus yam ntxwv ntawm rectilinear propagation, nws muaj peev xwm refract, xav txog thiab polarize. Muaj peev xwm nkag mus rau ntau yam khoom siv uas tsis pom kev pom lub teeb.
Hauv lwm lo lus, kev hloov pauv hluav taws xob tuaj yeem ua tus yam hloov pauvThaum tshav kub kub nyob rau hauv daim ntawv ntawm electromagnetic yoj lub zog, thaum cov txheej txheem pib ntawm qhov chaw uas nyob rau hauv tus txheej txheem ntawm kev sib nrig sib hluav taws xob.
Qhov ntsuas qhov hnyav yog txiav txim siab los ntawm kev sib koom ua ke ntawm qhov chaw, emissive thiab absorbing peev xwm ntawm lub cev. Radiant cua sov hloov ntawm lub cev sib txawv ntawm convection thiab cov txheej txheem cua sov hauv cov cua sov tuaj yeem xa los ntawm lub tshuab nqus tsev. Qhov zoo sib xws ntawm qhov tshwm sim no nrog rau lwm tus yog vim qhov hloov pauv ntawm cov cua sov ntawm lub cev nrog qhov ntsuas kub sib txawv.
Radiation flux
Radiant cua sov hloov ntawm lub cev muaj qee tus lej ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob:
- Cov hluav taws xob hauv qhov hluav taws xob - E, uas nyob ntawm qhov ntsuas kub ntawm T thiab cov yam ntxwv kho qhov muag ntawm lub cev.
- Flows of xwm txheej hluav taws xob.
- Absorbed, reflected thiab kis hom hluav taws xob fluxes. Piv txwv li, lawv sib npaug Epad.
Ib puag ncig uas hloov hluav taws xob tuaj yeem nqus hluav taws xob thiab qhia nws tus kheej.
Radiant tshav kub pauv ntawm qee lub cev yog piav qhia los ntawm cov hluav taws xob muaj txiaj ntsig zoo:
EEF=E+EOTR=E+(1-A)EFAD. Lub cev, ntawm qhov kub thiab txias, muaj qhov ntsuas L=1, R=0 thiab O=0, hu ua "dub kiag li". Txiv neej tsim lub tswvyim ntawm "dub hluav taws xob". Nws sib haum nrog nws qhov ntsuas kub rau qhov sib npaug ntawm lub cev. Lub zog hluav taws xob hluav taws xob raug suav nrog qhov ntsuas kub ntawm cov khoom lossis cov khoom, qhov xwm ntawm lub cev tsis cuam tshuam qhov no.
Ua raws li txoj caiBoltzmann
Ludwig Boltzmann, uas nyob hauv thaj chaw ntawm Austrian Empire xyoo 1844-1906, tsim txoj cai Stefan-Boltzmann. Nws yog nws uas tau tso cai rau ib tug neeg kom nkag siab zoo txog cov ntsiab lus ntawm kev sib pauv cua sov thiab ua haujlwm nrog cov ntaub ntawv, txhim kho nws ntau xyoo. Xav txog nws cov lus.
Txoj cai Stefan-Boltzmann yog ib txoj cai tseem ceeb uas piav txog qee yam ntawm lub cev dub kiag li. Nws tso cai rau koj los txiav txim siab qhov kev cia siab ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob ceev ntawm lub cev dub ntawm nws qhov ntsuas kub.
Obeying the law
Txoj cai ntawm kev hloov pauv hluav taws xob ua raws li txoj cai Stefan-Boltzmann. Cov theem ntawm kev siv ntawm tshav kub hloov los ntawm tshav kub conduction thiab convection yog proportional rau kub. Lub zog radiant nyob rau hauv lub tshav kub flux yog proportional rau qhov kub thiab txias mus rau plaub lub zog. Nws zoo li no:
q=σ A (T14 - T2 4).
Nyob rau hauv cov mis, q yog lub tshav kub flux, A yog thaj chaw ntawm lub cev radiating zog, T1 thiab T 2 yog qhov kub thiab txias ntawm lub cev thiab ib puag ncig uas nqus cov hluav taws xob no.
Txoj cai saum toj no ntawm hluav taws xob hluav taws xob raws nraim piav qhia tsuas yog cov hluav taws xob zoo tshaj plaws tsim los ntawm lub cev dub kiag li (a.h.t.). Yeej tsis muaj lub cev zoo li no hauv lub neej. Txawm li cas los xij, tiaj tus dub nto mus rau A. Ch. T. Radiation los ntawm lub teeb lub cev yog qhov tsis muaj zog.
Muaj ib qho emissivity qhia los coj mus rau hauv tus account qhov sib txawv ntawm kev xav ntawm ntau yampes s.t. rau hauv txoj cai feem ntawm cov lus piav qhia txog Stefan-Boltzmann txoj cai. Qhov emissivity index yog sib npaug rau tus nqi tsawg dua ib qho. Lub tiaj tiaj dub tuaj yeem nqa qhov coefficient mus txog 0.98, thaum lub iav hlau yuav tsis pub tshaj 0.05. Yog li ntawd, cov absorbances siab rau lub cev dub thiab qis rau lub cev specular.
About lub cev grey (s.t.)
Hauv kev hloov pauv cua sov, feem ntau hais txog lub sijhawm zoo li lub cev grey. Cov khoom no yog lub cev uas muaj spectral hom absorption coefficient ntawm electromagnetic hluav taws xob tsawg tshaj li ib, uas tsis yog raws li lub wavelength (frequency).
Emission ntawm tshav kub yog tib yam raws li spectral muaj pes tsawg leeg ntawm cov hluav taws xob ntawm lub cev dub nrog tib qhov kub thiab txias. Lub cev grey txawv ntawm ib qho dub los ntawm qhov qhia qis ntawm lub zog sib xws. Mus rau spectral blackness theem ntawm s.t. wavelength tsis cuam tshuam. Nyob rau hauv lub teeb pom kev, soot, thee thiab platinum hmoov (dub) yog ze rau lub cev grey.
Teb ntawm daim ntawv thov kev paub txog kev hloov pauv cua sov
Kev kub ntxhov tshwm sim nyob ib puag ncig peb. Hauv thaj chaw nyob thiab chaw ua haujlwm, feem ntau koj tuaj yeem pom cov khoom siv hluav taws xob uas muaj hluav taws xob hluav taws xob, thiab peb pom nws nyob rau hauv daim ntawv ntawm lub teeb ci liab ntawm lub kauv - xws li cov cua sov yog qhov pom, nws "sawv" ntawm ntug ntawm infrared spectrum.
Cua sov chav, qhov tseeb, yog koom nrog qhov pom tsis pom ntawm cov hluav taws xob infrared. Cov cuab yeej pom kev hmo ntuj siv tauib qhov chaw ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob thiab cov txais kev nkag siab rau cov hluav taws xob infrared, uas tso cai rau koj taug kev hauv qhov tsaus ntuj.
Hnub Zog
Lub hnub yog qhov muaj zog tshaj plaws ntawm lub zog ntawm lub thermal xwm. Nws heats peb ntiaj chaw los ntawm qhov deb ntawm ib puas thiab tsib caug lab kilometers. Kev siv hluav taws xob hnub ci, uas tau sau tseg rau ntau xyoo thiab los ntawm ntau qhov chaw nyob hauv ntau qhov chaw ntawm lub ntiaj teb, sib raug rau kwv yees li 1.37 W/m2.
Nws yog lub zog ntawm lub hnub uas yog lub hauv paus ntawm lub neej nyob rau hauv lub ntiaj teb no. Tam sim no, ntau lub siab xav tsis khoom los nrhiav txoj hauv kev zoo tshaj plaws los siv nws. Tam sim no peb paub cov hnub ci vaj huam sib luag uas tuaj yeem ua kom sov cov tsev nyob thiab muab lub zog rau kev xav tau txhua hnub.
Nyob hauv kaw
summing li, tus nyeem ntawv tam sim no tuaj yeem txhais cov hloov hluav taws xob hluav taws xob. Piav qhov tshwm sim no hauv lub neej thiab qhov xwm txheej. Radiant zog yog tus yam ntxwv tseem ceeb ntawm kev xa hluav taws xob nthwv dej hauv cov xwm txheej zoo li no, thiab cov qauv teev qhia qhia yuav suav li cas. Nyob rau hauv txoj haujlwm dav dav, tus txheej txheem nws tus kheej ua raws li txoj cai Stefan-Boltzmann thiab tuaj yeem muaj peb hom, nyob ntawm nws qhov xwm txheej: qhov hluav taws xob ntawm qhov xwm txheej hluav taws xob, hluav taws xob ntawm nws tus kheej hom thiab xav txog, nqus tau thiab xa mus.
