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 QR, отражается, другая часть потока QA поглощается телом, а остаток QD проходит сквозь тело.
Общий поток лучистой энергии состоит из следующих частей:
(4.29)
или (4.30)
где R = Qr / Q - доля отражаемого телом лучистого потока (отражательная способность тела); A = Qa / Q - доля поглощаемого телом лучистого потока (поглощательная способность тела); D = QD / 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.
|