| AUTOR | DATUM STVARAN | VERZIJA | BROJ DOKUMENTA |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 15 svibnja 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
Plancksov zakon opisuje elektromagnetsko zračenje koje crno tijelo emitira u toplinskoj ravnoteži pri određenoj temperaturi. Ime je dobio po Maxu Plancku koji ga je predložio u 1900.
Uvod
Zakon Plancksa govori nam da će se s porastom temperature bilo koje emitovane površine sve više i više energije oslobađati kao infracrvena energija. Što je viša temperatura objekta, to će se proizvesti veća količina infracrvene energije. Kao što postaju intenzivniji (Snaga) emitirane frekvencije postaju šire, a vršna valna duljina postaje kraća. Pri vrlo visokim temperaturama također će se proizvoditi ne samo infracrvena svjetlost, već i neka svjetlost kraće valne duljine. O tome svjedoče najprije crni sjaji, zatim narančaste, žute i na kraju bijele. Slika 1 prikazuje tipične Planckove krivulje za raspon temperatura koje su prikazane od 1050 ° C do 50 ° C.
Crvena krivulja koja odgovara 1050 ° C pokazuje najjači učinak. Pokazuje najveći izlaz snage i njegov vrh je oko 2.5 mikrona. Nakon toga slijedi krivulja na 850 ° C, gdje je vršna energija manja od polovice energije proizvedene na 1150 ° C. Kako se temperatura smanjuje, razina energije također opada, a vršna valna duljina energije prelazi na veće valne duljine. Najniže temperature krivulja 250 ° C, 100 ° C i 50 ° C ne mogu se vidjeti na grafu.
Kada se grafikon poveća da se vide krivulje nižih temperatura, to je prelazak na veće valne duljine vidljiviji. No intenzitet snage znatno opada.
To je prikazano na slici 2. Na 250 ° C može se vidjeti da plava krivulja ima približan vrh oko 6 mikrona, dok je na 100 ° C najveća valna duljina oko 7.5 mikrona. Također imajte na umu da je opseg valne duljine ravnomjernije raspoređen i da ne pokazuje koncentrirani uski vrh viđen na višim temperaturama.
Ako ponovo povećamo isti graf i usredotočimo se samo na niže temperature kao što je prikazano na slici 3, vidjet ćemo da temperature 50 ° C i 25 ° C imaju vršnu valnu duljinu od oko 9 odnosno 10 mikrona.
Na završnom grafu prikazanom na slici 4 prikazana je krivulja koja pokazuje maksimalnu valnu duljinu u odnosu na temperaturu. Ovo je prikazano iz Wienskog zakona. Jasno se vidi porast valne duljine vrha s padom temperature.
rezime
Plancksov zakon opisuje elektromagnetsko zračenje koje crno tijelo emitira u toplinskoj ravnoteži pri određenoj temperaturi. Kada se planiraju razne temperature grijača (emitera), zakon predviđa
- raspon frekvencija preko kojih će se proizvoditi infracrvena energija grijanja
- emisijska snaga za zadanu valnu duljinu
Prilikom odabira infracrvenog odašiljača za određeni zadatak grijanja od velike su važnosti ciljne karakteristike apsorpcije materijala. U idealnom slučaju, emitovane infracrvene frekvencije i ciljane frekvencije apsorpcije materijala trebaju se podudarati kako bi se omogućio najučinkovitiji prijenos topline. Međutim, kao što je vidljivo iz prethodnih grafova, pri većim valnim duljinama količina prenesene energije bit će manja zbog nižih temperatura emitera, stoga će obično grijanje duže trajati.
Što je kraća valna duljina, to je veća temperatura odašiljača i raspoloživa infracrvena snaga se brzo povećava.
