Infrared: Qanûnên germkirinê

Qanûnên bingehîn ên germkirina Infrared

Gava ku germkirina IR pêşve çû, di heman demê de zanistiya bingehîn a ku bingeha xebata veguhastina wê germê dike, lê sê qanûnên bingehîn têne sepandin:

• Zagona Stefan-Boltzmann: Hêza tevahî ya ku ji germahiya taybetî ji çavkaniyek IR ve radiweste.
• Zagona Planck: Dabeşîna spektrasyonê ya radyasyonê ji çavkaniyek laşê reş - dide yek ku radiasyonê 100% di germahiyek taybetî de derxîne.
• Zagona Wien: Li dû Qanûna Planck, ev pêşbîniya dirêjiya wala ku tê de têgihîştina spektrasyonê ya tîrêjê ku ji hêla laşek reş ve hatî derxistin li xalek herî zêde ye.

Zagona Steffan-Boltzmann

Zagona Steffan-Boltzmann di serî de bi weşandina infrared re têkildar e. Hesabkirina radyasyona hêzê ya ji çavkaniyek IR-yê li ser bingeha germahiya rûbera rûyê tiştê û bi hev re bi faktorê laşê reş. Laşek reş a bêkêmasî xwedan faktor 1 e - digel materyalên din ên di wê faktorê de diguherin (li tabloya jêrîn binihêrin). Gava ku em destûrê didin weşandina materyalên normal Zagona Stefan-Boltzmann dibe:

Bi navgîniya qanûna Kirchhoff-ê ya tîrêjê germî, ji bo laşê xwekujî ku ji tîrêjê germî tê derxistin û xilas dibe, emissivity bi hestiyariya wê re wekhev e. Ev tê wê wateyê ku emissivity kêrhatî ye ku hûn bicîh bikin ka çiqas rahêjek biêşîne û hem jî emitîne.

Tabloya emissivity a perçeyên cihêreng

Aluminium 0.09 polayî kir	Brass 0.03 xelet kir	Bronze 0.10 pola kir
Karbon (rûnê şemiyê) 0.95	Ceramic (porcelain glazed) 0.92	Chromium 0.10 pola kir
0.85 Concrete	Copper 0.02 pola kir	Kopê xNUMX oxid kirin
Qartzek qelew 0.75	Xwarina hesin 0.21	Xurum kirî hewa 0.65 kir
Kevirê plastîk 0.95	0.05 zîv zêrandî	Stainless Steel 0.16 polished
Stêrka zengil 0.83 oxid kirin	Avê 0.96

Bi karanîna vê qanûnê tê vê wateyê ku em êdî dikarin veguheztina germbûna neto di navbera du astan de li T1 û T2 têne hesibandin. Wekî ku her du jî drav in, veguhastina hêzê neto dê cûdahiya di navbera her du encamên derketî de hebe.

Qanûna Planck

Zagona Planck radyasyona elektromanyetîkî ya ku ji hêla laşek reş ve di hevsengiya germî de di germahiyek diyar de derketî diyar dike. Navê wî navê Max Planck e, fîzîknasek Alman e ku wî di 1900-an de pêşniyar kir.

Gava ku ji bo germahiyên cûda (germker) cûda tê plan kirin, qanûna Planck pêşbîn dike:

1. Rêzeya Frekansên li dora ku enerjiya germkirina infrared dê were hilberandin
2. Hêza berbiçav a ji bo dirêjahiya tewra dayîn

Ji kerema xwe li jêr binihêrin 'Nivîsên Rêzdar ên li ser Zagona Planck'.

Qanûna Veqetandina Wien

Qanûna Wien şopek ji Qanûna Planck e û pêşbîn dike ku dirêjiya wala ku tê de belavbûna spektral a tîrêjê ku ji hêla laşek reş ve hatî derxistin li xalek herî zêde ye.

Laşek reş-reş ya bêkêmasî, erdek e ku tiştek nehf dike û tîrêjê germî ya paqij paqij dike. Grafika hêzê li dijî dirêjahiya berfê ji bo laşek reş a bêkêmasî tête gotin spîra laşê reş-reş (li jêr binêrin. Dema ku em li ser dabeşkirina Planck niqteyên herî jêzêde yên her cûrbecûr germ li ser dabeşkirina Planck biafirînin, nîşana xeta sor ya birandî ya ku hatî damezirandin e.

Her ku germ zêde dibe, tîrêjê germbûnî biwara kûrtir, ronahiya enerjiya bilindtir hilberîne. Ji grafika li jêr, em dikarin bibînin ka çirûskek ronahiyê bi tenê çend perçeyek enerjiyê bi tenê beşek piçûktir di çara dîtinê de hilberîne. Her ku germ zêde dibe û dirêjahiya berfa pez kurtir dibe, bi vî rengî qada enerjiya tîrêjkirî zêde dibe.

Graf jî xuyang dike ku kevokek di germahiya odeyê de dê "şewq nekeve" ji ber ku xalîçeya ji bo 20 ° C li çiyayê xuya nake. Gava ku tiştan germ dibin, ew dest pê dikin ku ronahiya xuyayî, an şewq dide. Li 600 ° C tiştan bi rengek sor xalîze. Li 1,000 ° C, rengê zer-porteqalî ye, li 1,500 ° C li spî vedibe.

Du qanûnên din ên zanistî sepana pratîkî ya germa tîrêjê ya infrared agahdar dikin - Qanûna Squarearçova Inverse û Lambert's Zagona Cosine.

Qanûna Squarearçova Inverse

Qanûna Inverse Square-ê têkiliya enerjiya tîrêjê ya di navbera çavkaniya IR-ê û tiştika wê de diyar dike - ku tundiya serê yekeya herêmê bi rêjeya berevajî ya çargoşeya wê mesafeyê diguhere. Lêbelê, di pratîkê de, Qanûna Berevajî Çargoşe dema ku bi rûkên mezin ên paralel re têkildar be, wekî plakayên germkirî û pergalên sobeyê, kêm bandor e.

Lambert's Zagona Cosine

Qanûna Kozîn a Lambert dema ku tîrêj rasterast li laşê hedef nayê sepandin lê bi goşeyek tê saz kirin destûrê dide hesibandina tîrbûna IR. Ev qanûn bi taybetî ji bo çavkaniyên piçûk ên ku bi mesafeyek dûr mezin radiwestin derbas dibe.

Nermalava infrared ku di germkirina pîşesaziyê de tê bikar anîn bi gelemperî xwedî mezinahiya pez aşîtê ya bikêrhatî di navbara 0.75 heta 10 μm. Bi vê navberê, sê parçeyên ku dirêj, navîn û pêlê kurt in hene.

Nîşkên Longwave, ku wekî infra-dûr (FIR) jî tê binavkirin, di navbara μmn 3-10 de xwedî pileya çirûskê ya pez e. Ev rêze bi gelemperî ji hêmanên seramîk vedihewîne ku ji kûleya alloyek a berxwedanê ya germahiya bilind a ku di laş de an laşek hişk a seramîkî pir emissive ava dibe. Emitatorên seramîk di gelek hejmarên pîşesaziyê de têne çêkirin an jî bi astên xwemalî an curved (şêwaza trough) têne hilberandin.

Dirêjiyên berfê yên werzîşê kurttir bi karanîna çavkaniyên emîsyonê yên bi germahiyên surface mezintir têne bidest xistin. Emîtterên kaset ên quartz di pîşesaziyên bi heman rengî-standard de ji ya seramîk pêk tê û ji hejmarek tubên quartz ên zelal in ku di xaniyek pola aluminizandî ya polandî de têne çêkirin. Van emteratoran dikarin bi pileya germahiya erdê ya jorîn re bixebitin û di navbara berfa dirêj-navîn de zêde bibin.

Di dawiya kurteya navîn a vala navîn de emêrka tungsten a quartzê ye ku ji tubek quartz a xalîçêkirî ya xêzkirî ya sekirî pêk tê, ku têlefona stêrkek tungsten a sêwiranê ye. Coil ya tungsten bi veberhênana germayî ya kêm demek bersivê dide.

Bûyera halogenê ya quartzê ya vala kurt ji avahiyên mîna tungsten-tîrêja tavilê ya rasterast-navîn-avahî çêkirî ye. Germahiya kîlîlêtê ya bilind di nifşa ronahiya spî de nifşek ronahiya spî û pexşana peşîneriyê ya pez encam dike.

Danûstandinên eşkere li ser Zagona Planck

Qanûna Planck ji me re vedigire ku her ku germahiya seranserê tixûbê zêde dibe, dê bêhtir enerjiyê wekî enerjiyê infrared berdan. Temperatureiqas germahiya objektê zêde be, dê hêza enerjiyê infrared zêde bibe. Her ku her ku diçe hêztir dibe (hêz) dibe ku frekasên hatine derxistin berfireh dibin û çira pez kurtir dibe.

Di germên pir giran de, ne tenê bi infrared, dê ronahiya berbiçav a berbiçav a berbiçav jî dê were hilberandin. Ev yekem wekî şûrek sorikî ya zirav tête şahid kirin, piştre jî bi rengek zer, zer û di dawiyê de spî dibe. Pîvana 1 (li jêr) xêzên yasayî yên Planck ji bo cûrbecûr germên ku ji 1050 ° C heta 50 ° C hatine destnîşan kirin nîşan dide.

Rêza şîn a ku bi 1050 ° C re têkildar dike, derketina bihêztirîn derdixe holê. Ew hilberîna hêza herî mezin nîşan dide û pezê wî li dora mîkrobên 2.5 e. Vê gavê paçê li 850 ° C li cîhê ku enerjiya pez ji nîvî ya wê li 1150 ° C hilberandî ye.

Her ku germ kêm dibin, astên enerjiyê jî daketin, û pileya wiya ya enerjiya pez digihîje qonaxên dirêjtir. Germên herî hindik ê ji xêzên 250 ° C, 100 °, û 50 ° C nekarin li grafikê bibînin, lê gava ku graf tê mezin kirin ji bo dîtina kûrahiyên germahiya nizm, ev veguherîn berbiçavên dirêj ên dirêjtir diyar e. Lêbelê, zehfiya hêzê bi girîng kêm dibe.

Ev di Figure 2 (li jêr) tê nîşandan. Di 250 ° C de, meyla şîn dikare mîkrokek nêzikî 6, hebe, di heman demê de di dema 100 ° C de mezinahiya браê herî mîkron ~ 7.5 e. Têbînî her weha ku dirêjahiya berfê bi rengek yeksan ve tête belav kirin û hêşta teng a berbiçav a ku li germên bilindtir tê dîtin nîşan nedaye.

Heke em dîsa heman grafê mezin bikin û tenê li ser germên nizm binerin wekî di Figure 3 (li jêr) tê nîşandan, em dibînin ku germên 50 ° C û 25 ° C bi rêzên mestir ên peak 9 û 10 bi rêzgirtî ne.

Serîlêdana vê agahdariyê

Wekî pisporên warê me, em hêvî dikin ku van rûpelên agahdariyê dê alîkariya we bikin ku hûn infrared baştir fam bikin. Ya herî girîng ev e ku hûn zanibin materyalê we çi ye û hûn hewce ne ku materyalê we bikin. Em dikarin li ser yên mayî ji we re şîret bikin!