Денелерді жары шыаруы,абсалют ара дене

XX асырдаы ылыми ойды лы жеісі — кванттытеорияны алыптастыруда ызан денені суле шыаруын эксперименттік зерттеу лкен рл аткарды. Жоары температураа дейін ыздыранда дене ртрлі тске еніп, суле шыара бастайтынын білеміз. Мысалы, темірді кыздыранда, ол уелі ызыл, содан кейін ызылсары, одан рі а сары тске беленеді. Электр шамынывольфрам ылын 3000 С-а дейін кыздыранда, ол а жары суле шыарады. Кнні жарыы, Жлдыздарды шыаратын сулелері де оларды температурасыны те жоары болуына байланысты.
ызанденелерді суле шыарып, электромагниттікэнергия таратуын жылулы сулелену деп атайды.Жылулы сулелену былысы тек ызан денелерде ана емес, салын денелерде де орын алады. Электршамыны вольфрам ылы 3000 С-а дейін кызанда кзге крінетін а жары шыарса, температурасы тмендеген сайын денелер керінбейтін инфраызыл сулелершыарады. Инфраызыл сулелеріні жиілігі а жарытыжиілігінен тмен. Сондай-ак денелерді температурасы тым жоары болса, олар крінбейтін улытыраклгін сулелер шыарады. Ультраклгін сулелеріні жиілігі а жарыты жиілігінен жоары.
Жары сияты жылулык сулелерді барлы трлері де электромагниттіктолындар катарына жатады. Олар бір-бірінен тек жиіліктеріне немесе толын зындытарына карай ажырайды. Эксперименттік зерттеулер денелерді жылулы сулелерді шыарумен катар оларды жта да алатынын керсетті. Оны кптеген тжірибелер растайды. Мысалы, параболоидтік айнаавольфрамнан жасалан спираль ылын орнатып, оны электр тоымен инфраызыл сулесін шыаратындай етіп кыздырайы. Оан карама-карсы ойылан екінші айнаны фокусына ара тске боялан рак матаны іліл ойса, ол белгілі бір уаыттан кейін "з-зінен" ттанып жана бастайды. Бдан денелерді жылулы электромагниттік сулелерді шыарып кана коймай, оларды жта да алатыньш креміз. Ал кара тсті денелер сулелерді баса тсті денелерге караанда кбірек жтады. Бл тжірибе электромагниттік толкындарды шынында да энергия таситынына кзімізді жеткізеді.
зіне тскен ртурлі жиіліктегі сулелерді энергиясын толы жтып. алатын денені абсолют ара дене деп атайды.Кнсырты ортаа жары шыарумен атар зіне сырттан келіп тсетін ртрлі жиіліктегі сулелерді де толы жтып алады.
Сондытан ол абсолют кара денелер атарына жатады суретте абсолют ара денені лгісі крсетілген. Іші куыс ыдыса тар саылаудан тскен суле шексіз мрте шаылады да, толы жтылады.[1]

 

73) Кирхгоф заы.Бл за денелерді сулешыару жне жту абілетті арасындаы байланысты орнатады.

Параллель орналасан екі дене арасындаы сулелік энергиямен алмасуын арастырайы, жне де біреуіні температурасы Т0-а те абсолютті ара жне сулешыару абілетті Е0 болып, ал екіншісіні температурасы Т-а те ср жне сулешыару абілетті Е болсын. Бл жадай шін Т>T0 атынасы, абсолютті ара дене арылы абылданатын жылу млшерінні осындысы анытайды:

мндаы

ср дене арылы шаылысатын энергия млшері.

ЕгердеТ0 болан жадайда, бір денеден екіншісіне берілетін жылу млшері нольге те болады.

Сонымен: =0; . (4.10)

Бл Кирхгоф заыны тедеу болып табылады. Бл за бойынша денені сулешыару абілетіні оларды жту абілетті арсындаы байланысты сипаттайды. Ал жту абілетті берілген температурадаы абсолюттік ара денені сулешыару абілетіне те болады жне тек температураа ана туелді болады.

74) Стефан – Больцман заы. Бл за денені сулешыару абілетіні Е, бір саат ішінде сулеленетін денені энергия млшеріні Q жне денені бетіні ауданы F арасындаы туелділік байланысын орнатады.

.   (4.3)

Сулелену знергиясы толын зындыы жне температураа Т байланысты.

Абсолютті ара денені сулешыару абілетімен Е0 оны абсолютті температурасы арасындаы байланыс мына трде аныталады:

, (4.4)

мндаы0 - абсолютті ара денені суле шыару тратысы, 0 = 5,67×10-8 Вт/(м2×К4).

Практикалы есептерді жеілдету шін бл тедеу мына трде олданылады:

,   (4.5)

мндаыC0 - абсолютті ара денені суле шыару коэффициенті, C0= 5,67 Вт/(м2×К4).

Наты денелер шін бл за мына трде беріледі:

,   (4.6)

мндаы - ср денені суле шыару коэффициенті, Вт/(м2×К4).

С шамасы рашанда С0шамасынан кіші болады жне ол 0-ден 5,67 дейінгі аралыта згереді.

Салыстырмалы суле шыару абілеті (денені аралы дрежесі):

.   (4.7)

мні 0-ден 1-ге дейінгі аралыта згереді. Бл зады ескерсек, онда ср денені жылулы суле шыаруы:

 

.   (4.8)

 

75.Винні ыысу заы.Осы заа сйкес жылулы сулені спектрлік тыыздыыны максимумына келетін max толын зындыы денені абсолют температурасына кері пропорционал кемиді:

max=const/T

Осы зады корытып шыару шін жылулы тепе тедік сулені спектрлік тыыздыын сулені толын зындыы арылы рнектейміз:

5exp(hc/ kT)-1

Іздеп отыран max толын зындыын мына шарттан анытаймыз:

d(,T)/d =0,

d(,T)/d =( 6exp(hc/ kT)-1)((hc/( kT) exp(hc/ kT))/( exp(hc/ kT)-1))

(,T) функцияны максимумы жететін maxмнін осы туындыны шартына сйкес нлге теестіріп,табамыз.

X= hc/ maxkT белгілеуін енгізіп,мына тедеуді аламыз:

Xex-5(ex-1)=0

Осы трансценденттік тедеуді біртіндеп жуытау дісімен шешкенде x=4,965 шыады.Демек,

maxkT=4,965

Осыдан Tmax=hc/(4,965k)=b

max=hc/4,965kT=0,29/T(K) яни Винні ыысу заын алды.

Сонымен,Планк формуласы тжірибемен тамаша йлеседі,бдан жылулы сулені дербес задары шыарылады,жылулы суле задарындаы тратыларды алуа ммкіндік береді

 

76) Оптикалы пирометрия

Жылулы сулелену задарын ызан жане суле шыарыш денелерді температураларын лшеу шін олданады. О.лай болса, ызан денелерді те жоары температураларын лшеу дісі оптикалы пирометрия деп аталады. Ви аын пайдаланып,ызан денелерді тежоары температурасын лшеу дісін,мысалыКнні бетке суле шыарушы абатыны температурасын тауып крсеткенбіз. Сондытан осы діс жарырауынытолын зындытары бойынша таралуы абсолют ара дненікіне сас баса да ызан денелер температурасын табушінде олданылады.

Егер суле шыарушы дене абсолют ара болмаса, онда Т=2",9-І0"3тал формуласы бойынша табылан температура денені шын температурасы болмай, оны денені тс температурасы -Т деп атаіды. Кптеген денелершін, тек шыаран сулелік энергиясыны толын зындытары бойынша таралуы абсолют ара денелерге сас денелердітстемпературасын лшеп, олардышын температурасын анытайды.

ызан денелер температурасын оны жаратылыын абсолют ара дене жарытылыьімен салыстыра отырып табуа болады. Олшін абсолютара денені пайдаланып,пирометрді градуирлейді де, кез келген температураларды лшейді. Егер зерттеліп отырандене абсолют ара дене болса, онда пирометр оны шын температурасын крсетеді. Ал дене абсолют ара болмаса, онда лшенген температура оны шын температурасы болмай, оны жарытылы температурасы - Т болады. Олшінылы крінбей кететін пирометрді трі олданылады.

Стефан-Больцман заы арылы абсолют ара денелерді температурасын, денелерді шыаран толы сулелік энергиясын радиациялы пирометр деп аталатын прибормен лшеуге болады. Температурасы белгглі абсолют ара денені пайдаланып,пирометр шкаласын градуирлейді де, онымен кез келген денелерді температурасын лшейді. Егер дене абсолют ара болмаса, онда радиациялы пирометрмен лшенген температура оны шын температурасы болмай, оны радиациялы температурасы Тр болады. Сйтіп бл температура мынаан те болады

Сонымен, денені радиацияльщ температурасы - толы сулелік энергиясы, осы денені толы сулелік. энергиясына те абсолют ара дене температурасы болып шыады. аpa емес денелерді шын температурасы оларды радиациялы температурасынан жоары болады.

Сйтіп р трлі дістерді пайдаланып, тс температурасын, Тр - радиациялы температураны жне THt- жарытылы температурасын лшеуге болады.