یادداشتهای توضیحی در مورد قانون پلانكها

نویسنده	تاریخ ایجاد	نسخه	شماره سند
دکتر جرارد مک گرگان	15 مه 2015	V1.1	CC11 - 00065

قانون Plancks ، تشعشع الکترومغناطیسی را که در یک تعادل گرمایی توسط یک جسم سیاه ساطع می شود ، در دمای مشخصی توصیف می کند. این نام به نام مکس پلانک است که آن را در 1900 ارائه داد.

معرفی

قانون Plancks به ما می گوید که با افزایش دمای هر سطح ساطع ، انرژی بیشتر و بیشتر با انرژی مادون قرمز آزاد می شود. هرچه درجه حرارت جسم بالاتر باشد ، میزان انرژی مادون قرمز بیشتر تولید می شود. فرکانسهای ساطع شده و همچنین شدیدتر می شوند و فرکانسهای منتشر شده گسترده تر شده و طول موج اوج کوتاهتر می شود. در دماهای بسیار بالا نه تنها مادون قرمز ، بلکه مقداری نور مرئی با طول موج کوتاه نیز تولید می شود. این در ابتدا به عنوان یک درخشش قرمز کسل کننده مشاهده می شود ، سپس به رنگ نارنجی ، زرد و در آخر سفید. شکل 1 منحنی های معمولی پلانک را برای طیف وسیعی از دما که از 1050 ° C تا 50 ° C ترسیم شده اند نشان می دهد.

منحنی قرمز مربوط به 1050 ° C قویترین خروجی را نشان می دهد. بالاترین میزان توان را نشان می دهد و اوج آن در حدود میکرون های 2.5 است. این توسط منحنی در 850 ° C دنبال می شود که در آن انرژی اوج کمتر از نیمی از آن است که در دمای 1150 درجه سانتی گراد تولید می شود. با کاهش دما ، سطح انرژی نیز کاهش می یابد ، و طول موج اوج انرژی به طول موج های طولانی تر تغییر می کند. کمترین دما از منحنی های 250 ° C ، 100 ° C و 50 ° C در نمودار مشاهده نمی شود.

هنگامی که نمودار برای دیدن منحنی های دمای پایین تر بزرگ شده است ، این تغییر به طول موج های طولانی تر آشکار می شود. با این حال شدت قدرت به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

این در شکل 2 نشان داده شده است. در دمای 250 درجه سانتیگراد ، منحنی آبی رنگ تقریباً میکرونهای 6 را نشان می دهد ، در حالی که در 100 ° C ، طول موج اوج در حدود میکرونهای 7.5 است. توجه داشته باشید که میزان طول موج به طور مساوی توزیع شده است و قله باریک غلیظ و غلیظ را که در دماهای بالاتر مشاهده می شود ، نشان نمی دهد.

اگر دوباره همان نمودار را بزرگ کنیم و فقط روی دمای پایین تر تمرکز کنیم همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است می بینیم که دمای 50 ° C و 25 ° C به ترتیب دارای طول موج اوج در حدود میکرون های 9 و 10 هستند.

در نمودار نهایی نشان داده شده در شکل 4 ، منحنی که طول موج اوج را در برابر دما نشان می دهد نشان داده شده است. این از قانون وینز ترسیم شده است. افزایش طول موج اوج با افت دما به وضوح مشاهده می شود.

خلاصه

قانون Plancks ، تشعشع الکترومغناطیسی را که در یک تعادل گرمایی توسط یک جسم سیاه ساطع می شود ، در دمای مشخصی توصیف می کند. قانون وقتی برای درجه حرارت های مختلف بخاری (امیتر) ترسیم شود ، قانون پیش بینی می کند

1. طیف وسیعی از فرکانسهایی که انرژی گرمایش مادون قرمز در آنها تولید می شود
2. قدرت تابشی برای طول موج معین

هنگام انتخاب یک فرستنده مادون قرمز برای یک کار گرمایش خاص ، ویژگی های جذب مواد مورد نظر از اهمیت بالایی برخوردار هستند. در حالت ایده آل ، فرکانس های مادون قرمز ساطع شده و فرکانس های جذب مواد مورد نظر باید مطابقت داشته باشند تا بتوانند کارآمدترین انتقال حرارت را انجام دهند. اما همانطور که از نمودارهای قبلی مشاهده می شود ، در طول موج های طولانی تر ، مقدار انرژی منتقل شده به دلیل پایین آمدن دمای امواج کمتر خواهد بود ، بنابراین زمان گرمایش معمولاً بیشتر طول می کشد.

هرچه طول موج کوتاه تر باشد ، دمای emiter بیشتر می شود و قدرت مادون قرمز موجود به سرعت افزایش می یابد.