| AUTORE | DATA DI CREAZIONE | VERSIONE | NUMERO DEL DOCUMENTO |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 15 Maggio 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
La legge di Planck descrive la radiazione elettromagnetica emessa da un corpo nero in equilibrio termico a una temperatura definita. Prende il nome da Max Planck che lo ha proposto in 1900.
Introduzione
La legge di Plancks ci dice che all'aumentare della temperatura di qualsiasi superficie di emissione, sempre più energia verrà rilasciata come energia a infrarossi. Maggiore è la temperatura dell'oggetto, maggiore sarà la quantità di energia a infrarossi prodotta. Oltre a diventare più intensi (Potenza), le frequenze emesse si allargano e la lunghezza d'onda di picco si accorcia. A temperature molto elevate non solo l'infrarosso, ma verrà prodotta anche una luce visibile di lunghezza d'onda più corta. Questo è dapprima visto come un bagliore rosso opaco, poi arancione, giallo e infine bianco. La Figura 1 mostra le tipiche curve Planck per un intervallo di temperature tracciate da 1050 ° C a 50 ° C.
La curva rossa corrispondente a 1050 ° C mostra la potenza maggiore. Mostra la massima potenza erogata e il suo picco è intorno a 2.5 micron. Questo è seguito dalla curva a 850 ° C dove l'energia di picco è inferiore alla metà di quella prodotta a 1150 ° C. Quando la temperatura diminuisce, anche i livelli di energia diminuiscono e la lunghezza d'onda del picco di energia si sposta alle lunghezze d'onda più lunghe. Le temperature più basse delle curve 250 ° C, 100 ° C e 50 ° C non sono visibili nel grafico.
Quando il grafico viene ingrandito per vedere le curve di temperatura più bassa, questo spostamento verso le lunghezze d'onda più lunghe è più evidente. Tuttavia, l'intensità di potenza diminuisce in modo significativo.
Questo è mostrato nella Figura 2. A 250 ° C si può vedere che la curva blu ha un picco approssimativo intorno a 6 micron, mentre a 100 ° C la lunghezza d'onda di picco è intorno a 7.5 micron. Si noti inoltre che l'estensione della lunghezza d'onda è distribuita più uniformemente e non mostra il picco stretto concentrato visto a temperature più elevate.
Se allarghiamo di nuovo lo stesso grafico e ci concentriamo solo sulle temperature più basse, come mostrato nella Figura 3, vediamo che le temperature di 50 ° C e 25 ° C hanno lunghezze d'onda di picco di circa 9 e 10 micron rispettivamente.
Nel grafico finale mostrato nella Figura 4, viene mostrata una curva che mostra la lunghezza d'onda di picco rispetto alla temperatura. Questo è tracciato dalla legge di Wiens. L'aumento della lunghezza d'onda di picco quando la temperatura scende è chiaramente visibile.
Sommario
La legge di Planck descrive la radiazione elettromagnetica emessa da un corpo nero in equilibrio termico a una temperatura definita. Quando viene tracciato per varie temperature del riscaldatore (emettitore), la legge prevede
- la gamma di frequenze attraverso le quali verrà prodotta l'energia di riscaldamento a infrarossi
- il potere emissivo per una data lunghezza d'onda
Quando si seleziona un emettitore a infrarossi per un particolare compito di riscaldamento, le caratteristiche di assorbimento del materiale target sono di grande importanza. Idealmente, le frequenze infrarosse emesse e le frequenze di assorbimento del materiale target dovrebbero corrispondere per consentire il trasferimento di calore più efficiente. Tuttavia, come si può vedere dai grafici precedenti, a lunghezze d'onda più lunghe, la quantità di energia trasferita sarà inferiore a causa delle temperature più basse dell'emettitore, quindi i tempi di riscaldamento di solito impiegano più tempo.
Minore è la lunghezza d'onda, maggiore è la temperatura dell'emettitore e la potenza a infrarossi disponibile aumenta rapidamente.
