Поглощение, отражение и пропускание лучистой энергии

 

Разные тела по-разному поглощают, отражают или пропускают лу­чистый поток. На рис. 4.10 показано распределение энергии при падении излуче­ния на поверхность реального жидкого или твердого тела. Часть лучис­того потока, равная Q_R, отражается, другая часть потока Q_A поглощается те­лом, а остаток Q_D проходит сквозь тело.

 

 

 

Общий поток лучистой энергии состоит из следующих частей:

                                                                                              (4.29)

или                                                 (4.30)

где R = Q_r / Q - доля отражаемого телом лучистого потока (отра­жа­тельная спо­собность тела); A = Q_a / Q - доля поглощаемого телом лучис­того потока (погло­щательная способность тела); D = Q_D / Q - доля пропус­каемого телом через себя лучистого пото­ка (пропускательная способнос­ть тела). Вели­чины этих коэф­фициентов зависят от природы тела, состояния его поверх­но­сти, температуры тела и спектрального характера или вида излучения.

Рис. 4.11. Схема теплообмена излучением между параллельными пластинами.

Следует отличать зеркальное отражение лучей от диффузного. Если при отражении поверхностью луч остается в одной плоскости, подчи­няясь за­кону равенства углов падения и отражения, то такую по­верхность на­зывают зеркальной. Однако чаще всего поверхность тела является матовой и шерохова­той, поэтому луч разла­гается на множество лучей, диффузно отража­ющих­ся во многих направлениях.

Тело, полностью отражающее все падаю­щие на него лучи, называ­ется белым; для него R = 1 и A = 0 = D. Если поверхность тела диф­фузно от­ражает все падающие лучи, причем равномерно во всех направлениях, ее на­зыва­ют абсолютно белой.

Тело, полностью поглощающее лучистую энергию, называют абсо­лютно черным (для не­го А = 1 и R = 0 = D). Абсолютно черных и абсолютно белых тел в природе не существует. Тело, пропускающее через себя полностью все лучи без отражения и поглощения, назы­вают диатермичным (для него D = 1 и А = 0 = R). Чистый сухой воздух, вполне прозрачен для тепловых лучей, которые прохо­дят через него, не от­ражаясь и не поглощаясь. Однако, если в воз­духе содер­жатся пыль или трехатомные газы (углекислота, водяные па­ры и другие), то он не лучепрозрачен. Боль­шинство реальных твердых тел практи­че­ски не­прозрачно и поэтому для них D = 0 и A + R = 1.

Газообразные тела не отражают, но могут поглощать и пропускать лучи, для них R = 0 и А + D = 1. Продукты сгорания, содержащие угле­кислоту и во­дяные пары, являются полупрозрачными по отношению к тепловым лучам.

Поглощательная способность абсолютно черного тела А = 1.

Реальные тела, даже сажа или черный бархат, отражают не ме­нее 2-3% всей падающей на них лучистой энергии. Модель абсолютно черного тела представляет собой «ловушку» для лучей, в которой попав­ший луч поглоща­ется полностью после многократных отражений.