| AUTORIUS | SUKŪRIMO DATA | VERSIJA | DOKUMENTO NUMERIS |
|---|---|---|---|
| Dr Gerard McGranaghan | 15 gegužės 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
Planckso įstatymas apibūdina elektromagnetinę spinduliuotę, kurią tam tikroje temperatūroje juodo kūno skleidžia šiluminė pusiausvyra. Jis pavadintas Maxo Planko, kuris jį pasiūlė 1900, vardu.
Įvadas
Plancks įstatymas mums sako, kad didėjant bet kokio spinduliuojančio paviršiaus temperatūrai, vis daugiau energijos išleidžiama kaip infraraudonųjų spindulių energija. Kuo aukštesnė objekto temperatūra, tuo didesnis bus infraraudonųjų spindulių energijos kiekis. Be to, kad intensyvėja (galia), skleidžiami dažniai tampa platesni, o smailės bangos ilgis tampa trumpesnis. Esant labai aukštai temperatūrai, bus skleidžiama ir trumpesnė bangos ilgio matoma šviesa. Pirmiausia tai matoma kaip nuobodu raudonas spindesys, tada - oranžinis, geltonas ir galiausiai baltas. 1 paveiksle pavaizduotos tipiškos Plancko kreivės temperatūrų diapazonui, nubrėžtam nuo 1050 ° C iki 50 ° C.
Raudonoji kreivė, atitinkanti 1050 ° C, rodo didžiausią išėjimą. Tai rodo didžiausią galią, o jo didžiausia galia yra maždaug 2.5 mikronų. Po jo eina kreivė esant 850 ° C, kur smailės energija yra mažesnė nei pusė energijos, gautos esant 1150 ° C. Mažėjant temperatūrai, krenta ir energijos lygis, o didžiausias energijos bangos ilgis pasislenka į ilgesnius bangos ilgius. Žemiausios temperatūros iš 250 ° C, 100 ° C ir 50 ° C kreivių grafike nematomos.
Padidinus grafiką, kad būtų matyti žemesnės temperatūros kreivės, šis poslinkis į ilgesnius bangos ilgius yra akivaizdesnis. Tačiau galios intensyvumas labai sumažėja.
Tai parodyta 2 paveiksle. 250 ° C temperatūroje galima pastebėti, kad mėlynoji kreivė turi apytikslę piką aplink 6 mikronus, tuo tarpu esant 100 ° C smailės bangos ilgis yra apie 7.5 mikronus. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad bangos ilgis yra tolygiau pasiskirstęs ir nerodo koncentruotos siauros smailės, matomos aukštesnėje temperatūroje.
Jei dar kartą padidinsime tą patį grafiką ir sutelksime dėmesį tik į žemesnę temperatūrą, kaip parodyta 3 paveiksle, pamatysime, kad 50 ° C ir 25 ° C temperatūros maksimalūs bangų ilgiai yra atitinkamai maždaug 9 ir 10 mikronai.
4 paveiksle pavaizduotame paskutiniame grafike parodyta kreivė, rodanti didžiausio bangos ilgio ir temperatūros santykį. Tai nubraižyta iš Wiens įstatymo. Aiškiai matomas didžiausio bangos ilgio padidėjimas, mažėjant temperatūrai.
Santrauka
Planckso įstatymas apibūdina elektromagnetinę spinduliuotę, kurią tam tikroje temperatūroje juodo kūno skleidžia šiluminė pusiausvyra. Kai įstatymas nubraižomas pagal skirtingas šildytuvo (emiterio) temperatūras, įstatymas numato
- dažnių diapazonas, per kurį bus gaminamas infraraudonųjų spindulių šildymo energija
- išmetamoji galia tam tikram bangos ilgiui
Parenkant infraraudonųjų spindulių spinduliuotę konkrečiai šildymo užduočiai, ypač svarbios yra tikslinės medžiagos absorbcijos savybės. Geriausia, jei spinduliuotės infraraudonieji dažniai ir tikslinės medžiagos absorbcijos dažniai turėtų sutapti, kad būtų galima efektyviausiai perduoti šilumą. Tačiau, kaip matyti iš ankstesnių grafikų, esant ilgesniems bangų ilgiams, perduotos energijos kiekis bus mažesnis dėl žemesnės emiterio temperatūros, todėl šildymo laikas paprastai užtruks ilgiau.
Kuo trumpesnis bangos ilgis, tuo aukštesnė emiterio temperatūra ir turima infraraudonųjų spindulių galia greitai didėja.
