| АВТОР | ДАТА НА СЪЗДАВАНЕ | ВЕРСИЯ | НОМЕР НА ДОКУМЕНТ |
|---|---|---|---|
| Д-р Джерард Макгранаган | 15 май 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
Законът на Планс описва електромагнитното излъчване, излъчвано от черно тяло в топлинно равновесие при определена температура. Той е кръстен на Макс Планк, който го предложи в 1900.
Въведение
Законът на Планкс ни казва, че с увеличаването на температурата на всяка излъчваща повърхност, все повече и повече енергия ще се отделя като инфрачервена енергия. Колкото по-висока е температурата на обекта, толкова по-голямо количество инфрачервена енергия ще се произвежда. Освен че стават по-интензивни (Power), излъчваните честоти стават по-широки, а дължината на пиковата вълна става по-къса. При много високи температури също не се получава светлина с по-къса дължина на вълната. Първо това става свидетел на тъмно червено сияние, след това на оранжево, жълто и накрая бяло. Фигура 1 показва типични криви на Планк за диапазон от температури, които са нанесени от 1050 ° C до 50 ° C.
Червената крива, съответстваща на 1050 ° C, показва най-силния резултат. Той показва най-високата изходна мощност, а пикът му е около 2.5 микрона. Това е последвано от кривата при 850 ° C, където пиковата енергия е по-малка от половината от тази, получена при 1150 ° C. С намаляването на температурата нивата на енергия също спадат и пиковата дължина на вълната на енергия се измества към по-дългите дължини на вълната. Най-ниските температури от кривите 250 ° C, 100 ° C и 50 ° C не могат да се видят на графиката.
Когато графиката се уголеми, за да се видят по-ниските температурни криви, това изместване към по-дългите дължини на вълната е по-очевидно. Интензивността на мощността обаче спада значително.
Това е показано на фигура 2. При 250 ° C може да се види, че синята крива има приблизителен пик около 6 микрона, докато при 100 ° C максималната дължина на вълната е около 7.5 микрона. Обърнете внимание също, че степента на дължина на вълната е по-равномерно разпределена и не показва концентриран тесен пик, наблюдаван при по-високи температури.
Ако отново увеличим същия график и се съсредоточим само върху по-ниските температури, както е показано на фигура 3, виждаме, че температурите на 50 ° C и 25 ° C имат дължина на пиковата дължина на вълната съответно около 9 и 10 микрона.
В крайната графика, показана на фигура 4, е показана крива, показваща дължината на пиковата вълна спрямо температурата. Това е направено от закона за Wiens. Увеличението на дължината на пиковата вълна с понижаване на температурата се вижда ясно.
Oбобщение
Законът на Планс описва електромагнитното излъчване, излъчвано от черно тяло в топлинно равновесие при определена температура. Когато се планира за различни температури на нагревателя (емитер), законът предвижда
- обхвата на честотите, през които ще се произвежда инфрачервена топлина
- излъчващата сила за дадена дължина на вълната
При избора на инфрачервен излъчвател за определена задача за отопление, особеностите на поглъщането на целевия материал са от голямо значение. В идеалния случай излъчените инфрачервени честоти и целевите честоти на поглъщане на материала трябва да съвпадат, за да позволят най-ефективния топлопренос. Както може да се види от предишните графики, при по-големи дължини на вълната количеството прехвърлена енергия ще бъде по-ниско поради по-ниските температури на емитера, поради което времето за нагряване обикновено отнема повече време.
Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-висока е емитерната температура и наличната инфрачервена мощност се увеличава бързо.
