Реферат III -курс «6В05301 Физика»
жүктеу/скачать 472.17 Kb.
|
1 2
Жылулық сәулелену|
Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі Қ.Жұбанов атындағы Ақтөбе өңірлік университеті Физика - математика факультеті РЕФЕРАТ III -курс «6В05301 – Физика» білім беру бағдарламасы бойынша Орындаған:Мусаева Құндыз Тобы:ФКО-302 Тексерген:Амантаева А. Ақтөбе, 2024 ж Жылулық сәулелену — дене атомдары мен молекулаларының жылулық қозғалысы энергиясын оптикалық сәулелену энергиясына түрлендіру нәтижесі. Сәулеленетін дененің температурасы сәулелену ағынының мәнін де және оның спектрлік құрамын да анықтайды. Жылулық сәулеленудің негізгі заңдары абсолют қара денеге тұжырымдалған.Абсолют қара дене — өзіне түскен сәулеленуді түсу бұрышына, спектрлік құрамына және полярлануына қарамастан, түгел жұтатын оптикалық сәулеленуді қабылдағыш. Абсолют қара дене түсініктемесінің басқа да анықтамасы бар: бұл қалған жағдайлар бірдей болғанда, басқа жылулық сәулеленгіштермен салыстырғанда ең үлкен сәулелену ағынын тудыратын қабілеті бар жылулық сәулеленгіш. XX ғасырдағы ғылыми ойдың ұлы жеңісі — кванттық теорияны қалыптастыруда қызған дененің сәуле шығаруын эксперименттік зерттеу үлкен рөл аткарды. Жоғары температураға дейін қыздырғанда дене әртүрлі түске еніп, сәуле шығара бастайтынын білеміз. Мысалы, темірді кыздырғанда, ол өуелі қызыл, содан кейін қызыл сары, одан әрі ақ сары түске беленеді. Электр шамының вольфрам қылын 3000 С-қа дейін кыздырғанда, ол ақ жарық сәуле шығарады. Күннің жарығы, Жұлдыздардың шығаратын сәулелері де олардың температурасының өте жоғары болуына байланысты. Қызған денелердің сәуле шығарып, электромагниттік энергия таратуын жылулық сәулелену деп атайды. Жылулық сәулелену құбылысы тек қызған денелерде ғана емес, салқын денелерде де орын алады. Электр шамының вольфрам қылы 3000 С-қа дейін кызғанда көзге кәрінетін ақ жарық шығарса, температурасы төмендеген сайын денелер керінбейтін инфрақызыл сәулелер шығарады. Инфрақызыл сәулелерінің жиілігі ақ жарықтың жиілігінен төмен. Сондай-ак денелердің температурасы тым жоғары болса, олар кәрінбейтін улытыракүлгін сәулелер шығарады. Ультракүлгін сәулелерінің жиілігі ақ жарықтың жиілігінен жоғары. Жарық сияқты жылулык сәулелердің барлық түрлері де электромагниттіктолқындар катарына жатады. Олар бір-бірінен тек жиіліктеріне немесе толқын ұзындықтарына карай ажырайды. Эксперименттік зерттеулер денелердің жылулық сәулелерді шығарумен катар оларды жұта да алатынын керсетті. Оны көптеген тәжірибелер растайды. Мысалы, параболоидтік айнаға вольфрамнан жасалған спираль қылын орнатып, оны электр тоғымен инфрақызыл сәулесін шығаратындай етіп кыздырайық. Оған карама-карсы қойылған екінші айнаның фокусына қара түске боялған құрғак мақтаны іліл қойсақ, ол белгілі бір уақыттан кейін "өз-өзінен" тұтанып жана бастайды. Бұдан денелердің жылулық электромагниттік сәулелерді шығарып кана коймай, оларды жұта да алатыньш кәреміз. Ал кара түсті денелер сәулелерді басқа түсті денелерге карағанда көбірек жұтады. Бұл төжірибе электромагниттік толкындардың шынында да энергия таситынына көзімізді жеткізеді. Өзіне түскен әртурлі жиіліктегі сәулелердің энергиясын толық жұтып. алатын денені абсолют қара дене деп атайды.Күн сыртқы ортаға жарық шығарумен қатар өзіне сырттан келіп түсетін әртүрлі жиіліктегі сәулелерді де толық жұтып алады. Сондықтан ол абсолют кара денелер қатарына жатады суретте абсолют қара дененің үлгісі көрсетілген. Іші куыс ыдысқа тар саңылаудан түскен сәуле шексіз мәрте шағылады да, толық жұтылады. Кирхгорф заңы дененің сәулелерді шығару және жұту қабілеттерінің арасындағы байланысты айқындайды: температурасы бірдей денелердің сәулелену тығыздықтарының қатынасы олардың жұту коэффициенттерінің қатынасына тең: Кирхгорф заңы Басқаша айтқанда, температурасы бірдей болатын барлық денелерге сәулелену тығыздығының жұту коэффициентіне қатынасы — сол температурадағы абсолют қара дене сәулеленуінің тығыздығына тең, тұрақты шама. Стефан — Больцман заңы дененің сәулелену тығыздығымен оның температурасының арасындағы байланысты тағайындайды. Стефан мен Больцман абсолют қара дененің сәулелену тығыздығы тек оның температурасына тәуелді және абсолют температураның төртінші дәрежесіне пропорционал екендігін анықтайды: Rт=GT4 (2) мұндағы Rт — абсолют қара дененің сәулелену тығыздығы, Вт/м2 ; G=5,672*10-8 Вт/м2*К, тұрақты шама; Т-абсолют температура, К. Абсолют қара дененің жылулық сәулелену спектріндегі энергияның таралуы Планк заңымен айқындалады: мұндағы RλT —абсолют қара дене сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы, Вт/м2* мкм; С1 =3,74*108 Вт/м2*мкм , тұрақты; С2 =1,43*104 мкм-град, тұрақты; е — натуральды логарифмнің негізі. Виннің ығысу заңы: сәулеленетін дене температурасы жоғарылаған сайын оның сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы қисығының максимумы қысқа толқындар аймағына ығысады (1. — сурет): λmах ∙Т = 2896 мкм ∙ град , мұндағы λmах —сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы қисығының максимумына сәйкес келетін толқын ұзындығы, мкм. Стефан — Больцман заңы мен ығысу заңын пайдаланып, Вин абсолют қара дененің сәулелену ағыны спектрлік тығыздығының максимал мәні дене температурасының бесінші дәрежесіне пропорционал өсетінін анықтады: мұндағы С3 =1,041*10-11 Вт/м2 мкм-1 ∙ град-5 1- сурет. Абсолют қара денені әр түрлі температураға дейін қыздырғандағы оның сәулеленуінің спектрлік тығыздығы Жылулық сәулеленудің негізгі заңдары мынадай қорытындылар жасауға мүмкіншілік береді: 1. Абсолют қара дененің сәулелену ағыны қызу температурасының төртінші дәрежесіне пропорционал. 2. Абсолют қара дененің сәулелену ағыны спектрлік тығыздығының максимумы қызу температурасының бесінші дәрежесіне пропорционал. 3. Абсолют қара дененің қызу температурасы жоғарылаған сайын оның сәулелену ағынының спектрлік тығыздығы қисығының максимумы қысқа толқындар аймағына ығысады. Көрінерлік сәуле көзі ретінде пайдаланылатын жылулық сәулеленгіштің сәулелену ағыны тиімді бергіштігінің (жарық П.Ә.К-нің) қыздыру температурасына тәуелділігі ең маңызды көрсеткіштердің бірі болады. Жылулық сәулелену дегеніміз, атқарылатын жерде жылулықтан кейін сәулелену процесін атауыз. Бұл процесс, атқарушының өзгерісін, қызметкердің белсенділігін және ис-шараның басқа негізгі параметрлерін анықтайды. Жылулық сәулеленудің маңызды мақсаттары арасында қызметкерді өзгерту, өндірісті жаңарту, өндірістерді жаңарту, жобалау процесін орындау, жобаларды басқару және басқарушыларды анықтау кезеңдері болуы маңызды. Жылулық сәулеленуді жоспарлау, орындау, бағалау және басқару кезеңдерін қамтитын құралдар, модельдер және алгоритмдер пайдаланылады. Жылулық сәулелену кезеңдеріне қарағанда, қызметкерлердің жұмыс орындау тәсілі мен жобалаушылардың жұмыс орындау процесін жаңарту талаптарын анықтау маңызды. Сәулеленгіштің температурасы жоғарылағанда жарық П.Ә.К-і өседі. Бұл сәулелену ағынының спектрлік ты-ғыздығы қисығының максимумының көрінерлік сәулелену аймағына ығысуымен түсінікті болады. Абсолют қара дененің температурасы 6500 К шамасында болғанда жарық П.Ә.К-і (14,5%) ең жоғары мәніне жетеді. Сәулеленудің спектрлік тығыздығы қисығының максимумы спектрдің көрінерлік бөлігінде болады. Сәулеленгіштің температурасы мұнан әрі жоғарылағанда φ(λ) қисығының максимумы спектрдің қысқа толқынды бөлігіне ығысады. Жарық П.Ә.К-нің мәні төмендей бастайды. Күнделікті бақылаулар жоғары температураға дейін қыздырылған денелердің жарық шығара бастайтынын көрсетеді. Қыздырылған денелердің жарық шығаруын жылулық сәуле шығару немесе жарық шығару деп атайды. Жылулық сәуле шығару табиғатта өте кең тараған ,ол заттың атомдары мен молекулаларының жылулық қозғалыс энергиясының есебінен іске асады.Біздің айналамыздағы кеңістік сәулелер мен толқындарға толы. Осылардың бір ғана түрі жарықты көре аламыз. Жылулық сәуле шығару немесе жарық шығару абсолют нөлден жоғары температурада жүреді, бірақ көрінетін жарық тек жоғары (500-8000С) температурада шығарылады, ал төменгі температурада ұзын (инфрақызыл) электромагниттік толқындар шығарылады. Төменгі температураларда ұзын (инфрақызыл) электромагниттік толқындар шығарылады. Радиотолқындарды, қысқа толқындарды, жылу және жарық сәулелерін қамтитын басқа да сәулелер – көзге көрінбейді, бірақ басқа сипаттамалары бойынша нақты бар. Жарық – энергияның түрі. Біздің өмірімізге өте қажет, себебі біз қозғалған кезде көруге, оқуға, тамақ ішуге тиіспіз, сондай-ақ бізге қауіпсіздікте болуға көмектеседі. Біз жануарлар мен өсімдіктер сияқты толық қараңғылықта өмір сүре аламыз. Жылулық сәулеленудің интенсивтігін оның қуаты арқылы сипаттауға болады. Сәулеленіп тұрған дене бетінің аудан бірлігінен барлық бағытта шығатын сәулелену қуатын дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы деп атайды. R – интегралдық энергетикалық жарқырау Түрлі жиілік немесе толқын ұзындықта сәулеленудің интенсивтігі әртүрлі. Сондықтан дененің сәулелену қабілеті және спектрлік жұту қабілеті деген ұғым ендіріледі. r = Спектрлік жұту қабілеті а = Дененің сәулелену қабілеті дегеніміз – оның аудан бірлігінен жиілік интервалының бірлік енінде шығатын сәулелік қуаты. Сәулелену қабілеті температураға тәуелді болады. Дененің спектрлік жұту қабілеті дегеніміз – дененің жұтқан энергия ағынының түскен энергия ағынына қатынасына тең шама. – сәулелік энергия ағыны – жұтылған энергия ағыны. Абсолют қара дене – барлық жиілікте түскен сәуленің энергиясын түгел жұтып алатын дене. Абсолют қара дене үшін: а=1, ал кез-келген басқа дене үшін а Стефан-Больцман және Винн заңы 1879 жылы Австриялық физик Стефан тәжірибе нәтижесін зерделейь отыра, ал 1884 жылы Больцман теориялық зерттеу жолымен абсолют қара дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы абсолют температураның төртінші дәрежесіне пропорционал екендігін анықтады. R = σT4 Стефан-Больцман заңының формуласы,бұл өрнектен абсолют қара дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы тек температураға тәуелді екенін көреміз. σ = 5.67*10-8 Стефан-Больцман тұрақтысы деп аталады Неміс физигі Винн абсолют қара дененің сәулелену қабілетінің максимумы сәйкес келетін жиіліктің температураға тәуелділігін тағайындады. = в1 немесе Винн заңының формуласы в –Винн тұрақтысы в = 2,9*10-3м*к Жиіліктің максимум мәні абсолют температураға тура пропорционал болады. Жылулық сәулелерді қолдану: 1. Түрлі жарықтандыру құралдарын жасауда қолданылады. 2. Пирометрлердің көмегімен қатты қызған дененің температурасын өлшейді. 3. «Жылудидар» деп аталатын құралдармен инфрақызыл сәулелерді көруге болады. Осы сәуленің көмегімен заттардағы өте ұсақ сызаттарды, ақауларды анықтайды. 4. Медицинада – термография әдісімен адам ағзасындағы ісік, қабыну немесе қан айналуының бұзылуын анықтап, оны емдейді. Жылулық сәулелену - бұл ауа және ауа факторларының жылуына байланысты өзгерістерді анықтау ғимараттары. Осы процесс арқылы, ауа температурасы, айналыс жағдайы, күн және түн кезеңдері, ауа жағдайының сатылымы мен басқалар үшін деректер топтамасы жасалады. Жылулық сәулеленуді анықтау үшін, метеорологиялық станциялар арқылы деректер топтамасы жасалады. Осы станциялар арқылы, ауа температурасы, ауа қоспасы, ауа басы, ауа рәсімі, желдіктік дава, барынша барлық ауа параметрлері туралы деректер топталады. Жылулық сәулеленуді анықтау арқылы, метеорология жүйесі ауа және ауа факторларының өзгерісін басқару, ауаның дайындығын бақылау және ауа жағдайының прогноздау үшін пайдаланылады. Жылулық сәулелену, немесе астрология, алтын ортақ ғасырдан бастап адамдардың жылулық сәулелерін басқару және түсіну үшін қолданылатын бір әлемдік әдеттік. Оны астрономиямен айырып, адамдардың жылулық сәулелерін көру мен түсіну үшін пайдаланады. Астрология, күн, ай, жыл, жылу, жылулықтар мен басқа астрономиялық оқиғаларды қарастырады. Астрологияда адамның туыныстары, жылулары мен басқа параметрлері бойынша айтылады. Астрологияның кейбір аспектері психология, сауаттылық, танымалдық және басқа кездесетін жағдайлармен байланысты. Алайда, астрологияның ғана ақпараттық жағдайларға негізделгеніне көз жеткізу керек. Кез келген сәулелену жасауға болатын өзгертулер бойынша, астрологияның қолданылуы талап етілмейді. Астрологияны қолдану үшін, сіздің жылулық датанызды, келесі жылулықтарын, туыныстарын және басқа параметрлерін білу керек. Өткізгіштік пен конвекция тек материалды ортада жүрсе, сәулелену вакуумда да болады. Жалпы алғанда, әр түрлі мөлшерде барлық денелер температурасына байланысты сәулелік энергия шығарады деп айтуға болады. Бұл сәулелер басқа денеге сіңген кезде температураның жоғарылауын тудырады. Адам қыздырылған дененің жанында болған кезде, олар, әдетте, үш процесс арқылы жылу алады: өткізгіштік, конвекция және сәулелену. Қыздырылған дененің температурасы неғұрлым жоғары болса, сәулелену арқылы берілетін жылу мөлшері де соғұрлым көп болады. сіңіру және шағылысу Денеге түскен кездегі жылу сәулесінің бір бөлігі сіңіп, екінші бөлігі денеде шағылысады. Қараңғы денелер оларға түскен радиацияның көп бөлігін сіңіреді, ал жарық денелер толығымен түскен термиялық сәулеленуді көрсетеді. Міне, сондықтан қара дененің, күн сәулесіне қойылғанда, аз жылу сіңіретін жеңіл денелерден айырмашылығы, температурасы жоғары сезіледі. Тасбақа жылуды күн сәулесінен, ал құмнан өткізгіштік жолмен алады. Айналаңыздағы ауа конвекция арқылы қызады. Термиялық сәулелену Барлық денелер электромагниттік толқындарды өз молекулаларының жылулық қозуына байланысты үздіксіз шығарады. Бұл мәселе біз қалай атайды жүктеу/скачать 472.17 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2