| AUTHOR | تاريخ الإنشاء | VERSION | رقم المستند |
|---|---|---|---|
| الدكتور جيرارد ماكجرانجان | 15 مايو 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
يصف قانون بلانك الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الجسم الأسود في حالة التوازن الحراري عند درجة حرارة محددة. سميت باسم ماكس بلانك الذي اقترحه في 1900.
المُقدّمة
يخبرنا Plancks Law أنه مع زيادة درجة حرارة أي سطح ينبعث منها ، سيتم إطلاق المزيد والمزيد من الطاقة كطاقة الأشعة تحت الحمراء. كلما ارتفعت درجة حرارة الجسم ، زادت كمية طاقة الأشعة تحت الحمراء. بالإضافة إلى أن تصبح أكثر كثافة (الطاقة) الترددات المنبعثة تصبح أوسع ويصبح الطول الموجي الذروة أقصر. في درجات الحرارة المرتفعة للغاية ، ليس فقط الأشعة تحت الحمراء ، ولكن سيتم أيضًا إنتاج بعض الضوء المرئي الأقصر الطول الموجي. يشهد هذا لأول مرة على أنه توهج أحمر باهت ، ثم إلى اللون البرتقالي والأصفر والأبيض في النهاية. يوضح الشكل 1 منحنيات بلانك النموذجية لمجموعة من درجات الحرارة التي تم رسمها من 1050 ° C إلى 50 ° C.
يُظهر المنحنى الأحمر المقابل لـ 1050 ° C أقوى مخرجات. يُظهر أعلى إنتاج للطاقة وقمة الذروة موجودة حول ميكرون 2.5. يتبع ذلك منحنى عند 850 ° C حيث الطاقة الذروة أقل من نصف تلك المنتجة في 1150 ° C. مع انخفاض درجة الحرارة ، تنخفض مستويات الطاقة أيضًا ، وينتقل الطول الموجي لطاقة الطاقة إلى الأطوال الموجية الأطول. أدنى درجات الحرارة من منحنيات 250 ° C و 100 ° C و 50 ° C لا يمكن رؤيتها في الرسم البياني.
عندما يتم تكبير الرسم البياني لرؤية منحنيات درجات الحرارة المنخفضة ، يصبح هذا التحول إلى الأطوال الموجية الأطول أكثر وضوحًا. لكن كثافة الطاقة تنخفض بشكل كبير.
يظهر هذا في الشكل 2. عند 250 ° C ، يمكن رؤية المنحنى الأزرق على قمة تقريبية حول ميكرون 6 ، بينما في 100 ° C ، يبلغ الطول الموجي الأقصى حوالي ميكرون 7.5. لاحظ أيضًا أن طول الطول الموجي موزع بشكل أكثر توازناً ولا يظهر الذروة الضيقة المركزة التي تظهر عند درجات حرارة أعلى.
إذا قمنا بتوسيع نفس الرسم البياني مرة أخرى وركزنا فقط على درجات الحرارة المنخفضة كما هو موضح في الشكل 3 ، نرى أن درجات حرارة 50 ° C و 25 ° C لها أطوال موجية تبلغ ذروتها حول ميكرون 9 و 10 على التوالي.
في الرسم البياني النهائي الموضح في الشكل 4 ، يظهر منحنى يوضح الطول الموجي الأقصى عند درجة الحرارة. هذا هو رسم من قانون وينز. زيادة في ذروة الطول الموجي كما ينخفض درجة الحرارة بشكل واضح.
نبذة عامة
يصف قانون بلانك الإشعاع الكهرومغناطيسي المنبعث من الجسم الأسود في حالة التوازن الحراري عند درجة حرارة محددة. عندما يخطط القانون لدرجات حرارة مختلفة (باعث) سخان ، ويتوقع القانون
- نطاق الترددات التي سيتم خلالها إنتاج طاقة التسخين بالأشعة تحت الحمراء
- القوة المنبعثة لطول موجة معين
عند اختيار باعث الأشعة تحت الحمراء لمهمة تدفئة معينة ، فإن خصائص امتصاص المواد المستهدفة ذات أهمية عالية. من الناحية المثالية ، يجب أن تتطابق ترددات الأشعة تحت الحمراء المنبعثة وترددات امتصاص المواد المستهدفة للسماح بنقل الحرارة الأكثر كفاءة. ولكن كما يتضح من الرسوم البيانية السابقة ، في الأطوال الموجية الأطول ، ستكون كمية الطاقة المنقولة أقل بسبب انخفاض درجات حرارة الباعث ، وبالتالي فإن أوقات التدفئة عادة ما تستغرق وقتًا أطول.
كلما كان طول الموجة أقصر ، زادت درجة حرارة الباعث والطاقة تحت الحمراء المتاحة بسرعة.
