| TÁC GIẢ | NGÀY TẠO | PHIÊN BẢN | SỐ VĂN BẢN |
|---|---|---|---|
| Tiến sĩ Gerard McGranaghan | 15 Tháng năm, 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
Định luật Plancks mô tả bức xạ điện từ do vật đen phát ra ở trạng thái cân bằng nhiệt ở một nhiệt độ xác định. Nó được đặt theo tên của Max Planck, người đã đề xuất nó vào năm 1900.
Giới thiệu
Định luật Plancks cho chúng ta biết rằng khi nhiệt độ của bất kỳ bề mặt phát xạ nào tăng lên, thì càng nhiều năng lượng sẽ được giải phóng dưới dạng năng lượng Hồng ngoại. Nhiệt độ vật thể càng cao thì năng lượng tia hồng ngoại sinh ra càng lớn. Cũng như trở nên cường độ cao hơn (Công suất), các tần số phát ra trở nên rộng hơn và bước sóng đỉnh trở nên ngắn hơn. Ở nhiệt độ rất cao, không chỉ tia hồng ngoại mà một số ánh sáng nhìn thấy có bước sóng ngắn hơn cũng sẽ được tạo ra. Điều này lần đầu tiên được chứng kiến là một màu đỏ nhạt, sau đó đến cam, vàng và cuối cùng là màu trắng. Hình 1 cho thấy các đường cong Planck điển hình cho một phạm vi nhiệt độ đã được vẽ biểu đồ từ 1050 ° C đến 50 ° C.
Đường cong màu đỏ tương ứng với 1050 ° C thể hiện sản lượng mạnh nhất. Nó cho thấy công suất đầu ra cao nhất và đỉnh của nó là khoảng 2.5 micron. Tiếp theo là đường cong ở 850 ° C trong đó năng lượng đỉnh nhỏ hơn một nửa năng lượng được tạo ra ở 1150 ° C. Khi nhiệt độ giảm, mức năng lượng cũng giảm và bước sóng năng lượng đỉnh chuyển sang bước sóng dài hơn. Không thể thấy nhiệt độ thấp nhất từ các đường cong 250 ° C, 100 ° C và 50 ° C trong biểu đồ.
Khi đồ thị được phóng to để thấy các đường cong nhiệt độ thấp hơn, sự chuyển dịch sang các bước sóng dài hơn rõ ràng hơn. Tuy nhiên cường độ điện giảm đáng kể.
Điều này được thể hiện trong Hình 2. Ở 250 ° C, đường cong màu xanh lam có thể được nhìn thấy có đỉnh gần đúng khoảng 6 micron, trong khi ở 100 ° C, bước sóng đỉnh là khoảng 7.5 micron. Cũng lưu ý rằng phạm vi của bước sóng được phân bố đều hơn và không thể hiện đỉnh hẹp tập trung nhìn thấy ở nhiệt độ cao hơn.
Nếu chúng ta phóng to lại cùng một đồ thị và chỉ tập trung vào các nhiệt độ thấp hơn như trong Hình 3, chúng ta thấy rằng nhiệt độ 50 ° C và 25 ° C có bước sóng cực đại lần lượt là khoảng 9 và 10 micron.
Trong đồ thị cuối cùng trong Hình 4, một đường cong thể hiện bước sóng đỉnh so với nhiệt độ được hiển thị. Điều này được vẽ từ Luật Wiens. Sự gia tăng bước sóng đỉnh khi nhiệt độ giảm xuống được nhìn thấy rõ ràng.
Tổng kết
Định luật Plancks mô tả bức xạ điện từ do vật đen phát ra ở trạng thái cân bằng nhiệt ở một nhiệt độ xác định. Khi vẽ biểu đồ cho các nhiệt độ lò sưởi (bộ phát) khác nhau, luật dự đoán
- phạm vi tần số mà năng lượng sưởi ấm hồng ngoại sẽ được tạo ra
- công suất phát xạ cho một bước sóng nhất định
Khi chọn bộ phát tia hồng ngoại cho một nhiệm vụ sưởi ấm cụ thể, các đặc tính hấp thụ vật liệu mục tiêu có tầm quan trọng cao. Lý tưởng nhất là tần số hồng ngoại phát ra và tần số hấp thụ vật liệu mục tiêu phải phù hợp để cho phép truyền nhiệt hiệu quả nhất. Tuy nhiên, có thể thấy từ các đồ thị trước, ở bước sóng dài hơn, lượng năng lượng truyền đi sẽ thấp hơn do nhiệt độ phát thấp hơn, do đó thời gian làm nóng thường sẽ lâu hơn.
Bước sóng càng ngắn, nhiệt độ phát càng cao và công suất hồng ngoại khả dụng tăng nhanh.
