Lớp 8Vật lý

Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng?

Câu hỏi: Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng?

Trả lời:

Sóng điện từ do các vật phát ra được gọi chung là bức xạ. Dạng bức xạ do các nguyên tử và phân tử bị kích thích bởi tác dụng nhiệt là phổ biến nhất và được gọi là bức xạ nhiệt.

Bạn đang xem: Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng?

Khi vật phát ra bức xạ, năng lượng của nó giảm và nhiệt độ giảm theo. Ngược lại khi vật hấp thụ bức xạ, năng lượng của nó tăng và nhiệt độ tăng theo. Trong trường hợp nếu phần năng lượng của vật mất đi do bức xạ được bù lại bằng phần năng lượng vật nhận được do hấp thụ, thì nhiệt độ của vật khi đó sẽ không đổi theo thời gian, bức xạ nhiệt của vật không thay đổi và gọi là bức xạ nhiệt cân bằng

Mời bạn đọc cùng với THPT Đông Đô tìm hiểu thêm về bức xạ nhiệt cân bằng qua bài viết dưới đây.

1. Bức xạ nhiệt cân bằng

Sóng điện từ do các vật phát ra được gọi chung là bức xạ. Dạng bức xạ do các nguyên tử và phân tử bị kích thích bởi tác dụng nhiệt là phổ biến nhất và được gọi là bức xạ nhiệt.

Khi vật phát ra bức xạ, năng lượng của nó giảm và nhiệt độ giảm theo. Ngược lại khi vật hấp thụ bức xạ, năng lượng của nó tăng và nhiệt độ tăng theo. Trong trường hợp nếu phần năng lượng của vật mất đi do bức xạ được bù lại bằng phần năng lượng vật nhận được do hấp thụ, thì nhiệt độ của vật khi đó sẽ không đổi theo thời gian, bức xạ nhiệt của vật không thay đổi và gọi là bức xạ nhiệt cân bằng

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng?

2. Các đại lượng đặc trưng của sự phát xạ bức xạ cân bằng

a. Năng suất phát xạ toàn phần

– Cường độ bức xạ được xác định bởi công suất do một đơn vị diện tích bề mặt của vật phát ra. Độ trưng năng lượng hay năng suất phát xạ toàn phần của vật là đại lượng đo bằng thông lượng bức xạ dΦT do một đơn vị diện tích bề mặt của vật phát ra theo mọi phương:

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng? (ảnh 2)

– Đại lượng RT  được gọi là năng suất phát xạ toàn phần của vật ở nhiệt độ T

– Trong hệ SI đại lượng RT được đo bằng đơn vị (W/m2)

b. Hệ số phát xạ đơn sắc 

– Bức xạ toàn phần do vật phát ra ở nhiệt độ T có thể bao gồm nhiều bức xạ đơn sắc khác nhau. Mỗi bức xạ đơn sắc ứng với một giá trị xác định của bước sóng λ

– Giả sử một bức xạ đơn sắc có bước sóng nằm trong khoảng λ đến λ +dλ do một đơn vị diện tích ở nhiệt độ T phát ra trong một đơn vị thời gian mang theo năng lượng dRT thì đại lượng sau được gọi là hệ số phát xạ đơn sắc:

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng? (ảnh 3)

– Trong hệ SI đại lượng rλT có đơn vị (W/m3)

Ta có thể tìm được năng suất phát xạ toàn phần khi lấy tích phân hệ số phát xạ đơn sắc theo bước sóng

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng? (ảnh 4)

3. Các đại lượng đặc trưng của sự hấp thụ bức xạ cân bằng

a. Hệ số hấp thụ toàn phần

– Giả sử trong một đơn vị thời gian toàn bộ năng lượng bức xạ gửi tới một đơn vị diện tích có giá trị là dΦT, nhưng vật chỉ hấp thụ một phần năng lượng đó là dΦ’T

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng? (ảnh 5)

– Đại lượng aT  được gọi là hệ số hấp thụ toàn phần của vật ở nhiệt độ T

– Trị số của aT  bao giờ cũng nhỏ hơn 1. aT  lớn thì năng lượng hấp thụ càng nhiều 

b. Hệ số hấp thụ  đơn sắc 

– Bức xạ toàn phần gửi tới vật ở nhiệt độ T có thể bao gồm nhiều bức xạ đơn sắc khác nhau. Mỗi bức xạ đơn sắc ứng với một giá trị xác định của bước sóng λ

– Giả sử một bức xạ đơn sắc có bước sóng nằm trong khoảng λ đến λ +dλ gửi tới một đơn vị diện tích của vật một năng lượng dΦλ,T nhưng vật chỉ hấp thụ được năng lượng dΦ’λ,T thì đại lượng sau được gọi là hệ số hấp thụ đơn sắc

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng? (ảnh 6)

4. Định luật Kirchhoff  về bức xạ nhiệt cân bằng

a. Phát biểu định luật

– Tỷ số giữa hệ số phát xạ đơn sắc rλ,T và hệ số hấp thụ đơn sắc aλ,T của một vật bất kì ở trạng thái bức xạ nhiệt cân bằng không phụ thuộc vào bản chất của vật đó mà chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ T của nó và bước sóng λ của chùm bức xạ đang xét:

[CHUẨN NHẤT] Thế nào là bức xạ nhiệt cân bằng? (ảnh 7)

– Hàm ελ,T là hàm số chung cho mọi vật nên được gọi là hàm phổ biến

– Đối với vật đen tuyệt đối aλ,T = 1 nên: rλ,T = ελ,T .1 = ελ,T 

– Như vậy hàm phổ biến ελ,T  chính là hệ số phát xạ đơn sắc của vật đen tuyệt đối

b. Ý nghĩa thực tiễn của định luật

* Sự phát xạ của một vật bất kì

– Đối với vật bất kì aλ,T < 1 nên theo định luật Kirchhoff ta có: rλ,T = ελ,T.aλ,T< ελ,T

– Sự phát xạ của một vật bất kì ứng với một bước sóng xác định bao giờ cũng yếu hơn sự phát xạ của vật đen tuyệt đối ứng với cùng bước sóng và nhiệt độ

* Điều kiện để một  vật bất kì phát bức xạ 

– Theo định luật Kirchhoff ta có: rλ,T = ελ,T.aλ,T suy ra muốn rλ,T  ≠ 0 thì ελ,T ≠ 0; aλ,T ≠ 0

– Như vậy để một vật bất kì phát ra một bức xạ λ nào đó (rλ,T  ≠ 0 )thì nó phải hấp thụ bức xạ ấy (aλ,T ≠ 0) và vật đen tuyệt đối ở cùng nhiệt độ đó cũng phải phát ra được bức xạ ấy (ελ,T ≠ 0)

Đăng bởi: Đại Học Đông Đô

Chuyên mục: Lớp 8, Vật Lý 8

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.

Back to top button