| AUTHOR | VYTVORENÉ DÁTUM | VERZIA | ČÍSLO DOKUMENTU |
|---|---|---|---|
| Gerard McGranaghan | 15 2015 mája | V1.1 | CC11 - 00065 |
Plancks Law popisuje elektromagnetické žiarenie vyžarované čiernym telom v tepelnej rovnováhe pri určitej teplote. Je pomenovaný po Maxovi Planckovi, ktorý ho navrhol v 1900e.
úvod
Zákon Plancks nám hovorí, že so zvyšujúcou sa teplotou akéhokoľvek emitujúceho povrchu sa bude stále viac energie uvoľňovať ako infračervená energia. Čím vyššia je teplota objektu, tým väčšie bude množstvo infračervenej energie. Rovnako ako intenzívnejšie (Power), emitované frekvencie sa rozširujú a maximálna vlnová dĺžka sa skracuje. Pri veľmi vysokých teplotách vznikne nielen infračervené žiarenie, ale vznikne aj viditeľné svetlo s kratšou vlnovou dĺžkou. Toto je najprv svedkom matnej červenej žiary, potom oranžovej, žltej a nakoniec bielej. Obrázok 1 ukazuje typické Planckove krivky pre rozsah teplôt, ktoré boli vynesené do grafu od 1050 ° C do 50 ° C.
Najsilnejší výstup vykazuje červená krivka zodpovedajúca 1050 ° C. Ukazuje najvyšší výkon a jeho vrchol je okolo 2.5 mikrónov. Nasleduje krivka pri 850 ° C, kde maximálna energia je menšia ako polovica energie produkovanej pri 1150 ° C. Keď teplota klesá, hladiny energie tiež klesajú a maximálna vlnová dĺžka energie sa posúva na dlhšie vlnové dĺžky. Najnižšie teploty z kriviek 250 ° C, 100 ° C a 50 ° C nie je možné vidieť v grafe.
Keď je graf zväčšený, aby sa zobrazili krivky nižšej teploty, je tento posun k dlhším vlnovým dĺžkam zrejmejší. Intenzita výkonu však výrazne klesá.
Toto je znázornené na obrázku 2. Pri 250 ° C je možné vidieť, že modrá krivka má približný pík okolo 6 mikrónov, zatiaľ čo pri 100 ° C je maximálna vlnová dĺžka okolo 7.5 mikrónov. Všimnite si tiež, že rozsah vlnových dĺžok je rovnomernejšie rozložený a nevykazuje koncentrovaný úzky vrchol pozorovaný pri vyšších teplotách.
Ak znova zväčšíme ten istý graf a zameriame sa iba na nižšie teploty, ako je to znázornené na obrázku 3, vidíme, že teploty 50 ° C a 25 ° C majú vrcholové vlnové dĺžky okolo 9 a 10 mikrónov.
V konečnom grafe znázornenom na obrázku 4 je znázornená krivka ukazujúca maximálnu vlnovú dĺžku proti teplote. Vyplýva to zo zákona Wiens. Je zreteľne vidieť zvýšenie maximálnej vlnovej dĺžky pri poklese teploty.
zhrnutie
Plancks Law popisuje elektromagnetické žiarenie vyžarované čiernym telom v tepelnej rovnováhe pri určitej teplote. Keď sú vynesené do grafu pre rôzne teploty ohrievača (žiariča), zákon predpovedá
- rozsah frekvencií, cez ktoré sa bude vyrábať infračervená tepelná energia
- emisná sila pre danú vlnovú dĺžku
Pri výbere infračerveného žiariča pre konkrétnu vykurovaciu úlohu sú veľmi dôležité charakteristiky absorpcie cieľového materiálu. V ideálnom prípade by sa emitované infračervené frekvencie a frekvencie absorpcie cieľového materiálu mali zhodovať, aby sa umožnil najúčinnejší prenos tepla. Ako však vidno z predchádzajúcich grafov, pri dlhších vlnových dĺžkach bude množstvo prenášanej energie nižšie v dôsledku nižších teplôt emitora, preto časy zahrievania zvyčajne trvajú dlhšie.
Čím je vlnová dĺžka kratšia, tým vyššia je teplota žiariča a dostupný infračervený výkon sa rýchlo zvyšuje.
