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第七章 热辐射基本定律及物体的辐射特性 第八章 热辐射基本定律和辐射特性 §8-1 热辐射现象的基本概念 3.2 定向发射率与半球平均发射率之间的关系 对于工程材料，无论是金属还是非金属，在半球空间大部分范围内，定向发射率基本是个常数，可以用其法向发射率εn来近似代替。 法向发射率：法向方向的定向发射率。 工程材料看作漫射体。 但对高度磨光的表面（很低）要区别对待。 ?(? ) εn ? 3.3 影响物体发射率的因素 影响物体发射率的因素主要包括：物质的种类、表面温度、表面状况。 物质的种类：非金属大于金属 表面温度：温度越高，发射率越高 表面状况：高度磨光表面小于粗糙表面 总结：对应于黑体的辐射力Eb，光谱辐射力Eb?和定向辐射强度I，分别引入了三个修正系数，即，发射率?，光谱发射率?(? )和定向发射率?(? )，其表达式和物理意义如下 实际物体的辐射力与黑体辐射力之比: 实际物体的光谱辐射力与黑体的光谱辐射力之比： 实际物体的定向辐射强度与黑体的定向辐射强度之比： 本节中，还有几点需要注意和强调 将不确定因素归于修正系数，这是由于热辐射非常复杂，很难理论确定，实际上是一种权宜之计； 服从Lambert定律的表面成为漫射体。虽然实际物体的定向发射率并不完全符合Lambert定律，但仍然近似地认为大多数工程材料服从Lambert定律，看作漫射体； 物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况。这说明发射率只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界条件。 §8-4 实际物体对辐射能的吸收与辐射的关系 上一节简单介绍了实际物体的发射情况，那么当外界的辐射投入到物体表面上时，该物体对投入辐射吸收的情况又是如何呢？本节将对其作出解答。 Semi-transparent medium Absorptivity deals with what happens to _______________________________, while emissivity deals with _____________________ 1）投入辐射：单位时间内投射到单位表面积上的总辐射能 2）吸收比：物体对投入辐射所吸收的百分数，通常用?表 示，即 1 实际物体的吸收比 对黑体发射率ε=1，吸收比α=1。而实际物体发射率ε1，吸收比α1。 实际物体吸收比取决于两个方面： （1）吸收物体本身的情况（物质种类、表面温度、表面状况。 （2）投入辐射的特性（投入辐射表面）。 光谱吸收比：物体对某一特定波长的辐射能所吸收的百分数，也叫单色吸收比。光谱吸收比与波长有关，不同波长有不同吸收比。 1.1 光谱吸收比 图8-17和8-18分别给出了室温下几种材料的光谱吸收比同波长的关系。 铜与铝的光谱吸收比同波长的关系 非导电体材料的光谱吸收比同波长的关系 一些材料的法向光谱反射比和法向光谱吸收比随波长的变化情况。 选择性吸收：投入辐射本身具有光谱特性，因此，实际物体对投入辐射的吸收能力也根据其波长的不同而变化，我们把物体的光谱吸收比随波长变化而变化的这种特性称为物体的吸收具有选择性（选择性吸收） 光谱吸收比随波长的变化体现了实际物体的选择性吸收的特性 举例： （1）太阳集热器（选择性吸收涂层） （2）大千世界的五颜六色（美的享受） 世上万物呈现不同颜色的主要原因在于选择性的吸收与辐射。当阳光照射到一个物体表面时，如果…. 1.2 选择性吸收 太阳能热水器 1.3 选择性吸收对辐射传热计算所造成的困难 根据前面的定义可知，物体的吸收比除与自身表面性质的温度有关外，还与投入辐射按波长的能量分布有关。设下标1、2分别代表所研究的物体和产生投入辐射的物体，则物体1的吸收比为 图8-19给出了一些材料对黑体辐射的吸收比与温度的关系。 如果投入辐射来自黑体，由于 ，则上式可变为 * * 能源工程系 黄 金 （1）辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式 （2）热辐射：由热运动产生的，以电磁波形式传递的能量； （因热的原因而发出辐射能的现象） （3）辐射传热：物体间靠热辐射进行的热量传递过程，辐射与吸收过程的综合结果就造成了以辐射方式进行的物体间的热量传递。 （4）热辐射的特点：a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射；b 可以在真空中传播；c 伴随能量形式的转变；d 具有强烈的方向性；e 辐射能与温度和波长均有关；f 发射辐射取决于温度的4次方。 1. 热辐射的定义及区别于导热对流的特点 其中，与热传导和热对流的主要区别是b和c 2. 从电磁波谱的角度描述热辐射的特性 电磁辐射包含了多种形式，如图所示，理论上热辐射的波长范围从零到无穷