熱輻射

　　熱輻射，thermal radiation ，物體由于具有溫度而輻射電磁波的現(xiàn)象。熱量傳遞的3種方式之一。一切溫度高于絕對(duì)零度的物體都能產(chǎn)生熱輻射，溫度愈高，輻射出的總能量就愈大，短波成分也愈多。熱輻射的光譜是連續(xù)譜，波長(zhǎng)覆蓋范圍理論上可從0直至∞，一般的熱輻射主要靠波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光和紅外線傳播。由于電磁波的傳播無(wú)需任何介質(zhì)，所以熱輻射是在真空中唯一的傳熱方式。
　　分布
　　溫度較低時(shí) 
，主要以不可見(jiàn)的紅外光進(jìn)行輻射，當(dāng)溫度為300℃時(shí)熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)在紅外區(qū)。當(dāng)物體的溫度在500℃以上至800℃時(shí)，熱輻射中最強(qiáng)的波長(zhǎng)成分在可見(jiàn)光區(qū)。 　　
　　關(guān)于熱輻射，其重要規(guī)律有4個(gè)：基爾霍夫輻射定律、普朗克輻射分布定律、斯蒂藩-玻耳茲曼定律、維恩位移定律。這4 個(gè)定律，有時(shí)統(tǒng)稱(chēng)為熱輻射定律。 　　
　　物體在向外輻射的同時(shí)，還吸收從其他物體輻射來(lái)的能量。物體輻射或吸收的能量與它的溫度、表面積、黑度等因素有關(guān)。但是，在熱平衡狀態(tài)下，輻射體的光譜輻射出射度（見(jiàn)輻射度學(xué)和光度學(xué)）r（λ，T）與其光譜吸收比a（λ，T）的比值則只是輻射波長(zhǎng)和溫度的函數(shù)，而與輻射體本身性質(zhì)無(wú)關(guān)。 　　
　　上述規(guī)律稱(chēng)為基爾霍夫輻射定律，由德國(guó)物理學(xué)家G.R.基爾霍夫于1859年建立。式中吸收比a 的定義是：被物體吸收的單位波長(zhǎng)間隔內(nèi)的輻射通量與入射到該物體的輻射通量之比。該定律表明，熱輻射輻出度大的物體其吸收比也大，反之亦然。黑體是一種特殊的輻射體，它對(duì)所有波長(zhǎng)電磁輻射的吸收比恒為1。黑體在自然條件下并不存在，它只是一種理想化模型，但可用人工制作接近于黑體的模擬物。即在一封閉空腔壁上開(kāi)一小孔，任何波長(zhǎng)的光穿過(guò)小孔進(jìn)入空腔后，在空腔內(nèi)壁反復(fù)反射，重新從小孔穿出的機(jī)會(huì)極小，即使有機(jī)會(huì)從小孔穿出，由于經(jīng)歷了多次反射而損失了大部分能量 。對(duì)空腔外的觀察者而言，小孔對(duì)任何波長(zhǎng)電磁輻射的吸收比都接近于1，故可看作是黑體。將基爾霍夫輻射定律應(yīng)用于黑體，由此可見(jiàn)，基爾霍夫輻射定律中的函數(shù)f（λ，T）即黑體的光譜輻射出射度。
　　輻射換熱的發(fā)展歷史
　　1889年O.lummer等測(cè)定了黑體輻射光譜能量分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 　　
　　1879年J.Stefan根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確立了黑體輻射力正比絕對(duì)溫度的四次方規(guī)律。 　　
　　1884年L.Boltzmann從理論上證實(shí)了上述定律。  M.Planck
1896年Wien位移定律。 　　
　　19世紀(jì)末L.Rayleigh-J.H.Jeans公式。
　　特點(diǎn)
　　熱輻射的特點(diǎn)： 　　
　　1、任何物體，只要溫度高于0K ，就會(huì)不停地向周?chē)�空間發(fā)出熱輻射； 　　
　　2、可以在真空中傳播； 　　
　　3、伴隨能量形式的轉(zhuǎn)變； 　　
　　4、具有強(qiáng)烈的方向性； 　　
　　5、輻射能與溫度和波長(zhǎng)均有關(guān)； 　　
　　6、發(fā)射輻射取決于溫度的4次方。 　　
　　1900年M.Planck定律。
　　本質(zhì)
　　(1) 輻射人體熱輻射
[1]：物體以電磁波的方式向外傳遞熱量的過(guò)程。 　　
　　(2) 輻射能：物體以電磁波的方式向外傳遞的能量。 　　
　　通常以輻射表示輻射能。 　　
　　(3) 熱輻射：因熱引起的電磁波輻射稱(chēng)為熱輻射。它是由物體內(nèi)部微觀粒子在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)所激發(fā)出來(lái)的。激發(fā)出來(lái)的能量分為紅外線、可見(jiàn)光和紫外線等。其中紅外線對(duì)人體的熱效應(yīng)顯著。(4) 能量轉(zhuǎn)換：內(nèi)能->輻射能->輻射能->內(nèi)能 　　
　　A 物體（發(fā)射）----> B 物體（吸收） 　　
　　(5) 輻射換熱：是指物體之間相互輻射和吸收過(guò)程的總效果。當(dāng)物體的溫度處于平衡時(shí)，則它們之間輻射和吸收的能量相等，處于熱的動(dòng)平衡狀態(tài)。 　　
　　(6) 電磁波的速率、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系： 　　
　　c= nl 　　
　　電磁波的特性取決于波長(zhǎng)或頻率。在熱輻射分析中通常用波長(zhǎng)來(lái)描述電磁波。 　　
　　(7) 電磁波的波譜 　　
　　熱射線的本質(zhì)決定了熱輻射過(guò)程有如下特點(diǎn)： 　　
　�。�1） 它是依靠電磁波向物體傳輸熱量，而不是依靠物質(zhì)的接觸來(lái)傳遞熱量。 　　
　　（2） 輻射換熱過(guò)程中伴隨著能量的兩次轉(zhuǎn)換：物體的內(nèi)能 ® 輻射能； 　　
　�。ń邮埽┹椛淠� ® （轉(zhuǎn)換）內(nèi)能 　　
　�。�3） 一切物體只要其溫度 T>0K ，都在不斷發(fā)射熱射線。 　　
　　電磁波具有波粒二象性。 　　
　　2．輻射能的吸收、反射、透射熱射線與光的特性相同，所以光的投射、反射、折射規(guī)律對(duì)熱射線也同樣適用。