Энергия излучения и поток излучения

Энергия теплового излучения – энергия, переносимая электромагнитным излучением, полученным за счет возбуждения тепловым движением частиц вещества.

Энергия теплового излучения имеет размерность любой из форм энергии и обозначается W; ,где:

М – масса;

L – длина;

Т – время.

Единицей для всех форм энергии в системе единиц СИ является 1 Джоуль.

Мерой интенсивности теплового воздействия является количество энергии, переносимой или поглощаемой за единицу времени, т.е. скорость передачи энергии.

Эту величину, эквивалентную мощности, принято называть потоком излучения Q.

Поток излучения – количество энергии, переносимой излучением за единицу времени через произвольную поверхность,

; .                                        (2.1)

Размерность потока излучения соответствует размерности мощности. Единицей потока излучения в СИ является мощность в 1 ватт.

Размерность потока излучения соответствует размерности мощности.

Единицей потока излучения в СИ является мощность в 1 ватт, 1 Вт= кг·м²/с³=Дж/с.

По определению, 1 Вт – это энергия 1 Дж, испускаемая, переносимая или поглощаемая за 1 с.

Потоки теплового излучения в зависимости от физического процесса взаимодействия излучения и вещества подразделяются на:

собственный, т.е. излученный телом во всех направления (соб);

падающий, т.е. приходящий со всех направлений на поверхность (пад);

отраженный, т.е. отражаемый телом во всех направлениях назад (отр);

пропущенный, т.е. прошедший сквозь тело во всех направлениях (пр);

поглощенный, т.е. поток, перешедший из формы излучения в форму теплового движения атомов и молекул поглощающего тела (погл);

исходящий – сумма собственного, отраженного и пропущенного потоков (исх);

результирующий – разница собственного и поглощенного потоков, т.е. поток, остающийся в теле и идущий на изменение его внутренней энергии в результате процессов испускания и поглощения (рез);

ослабленный – сумма поглощенного и рассеянного потоков, разность падающего и пропущенного потоков, аналог пропущенного потока для частиц, волокон, объемов и выражает общую потерю энергии (осл);

рассеянный – часть падающего на объем или частицу потоку, рассеянного по всем направлениям, аналог отраженного потока применительно к излучению объемов и дискретный препятствий излучению (рас).

Индексация потоков, соответствующих приведенным выше терминам, имеет вид

Q _соб, Q _пад, Q _отр, Q _пр, Q _погл, Q _исх, Q _рез, Q _рас, Q _осл.

Различные виды потоков связаны между собой соотношениями, вытекающими из уравнения баланса потоков как формы закона сохранения энергии:

Q _исх= Q _соб+ Q _отр;

Q _пад= Q _погл+ Q _отр+ Q _пр;

Q _осл= Q _рас+ Q _погл.                                                               (2.2)

Все балансные соотношения записаны для полных значений потоков, т.е. для суммарных значений по всех направлениям в полупространстве – для поверхностей, и в пространстве – для объемов.

Такие потоки называются соответственно полусферическими и сферическими.

При непосредственной передаче энергии (не в форме излучения) от группы или системы частиц с большей энергией к частицам с меньшей энергией мерой мощности процесса будет также понятие потока. Этот поток (теплопроводностью) Q ^конд называется кондуктивным. Аналогично при передаче тепла перемещением более крупных частей среды (процесс конвекции) поток называется конвективным.

Тепловой поток Q – количество теплоты, переносимое за единицу времени через произвольную поверхность.

Размерность и единицы измерения те же, что и у потока теплового излучения. При передаче энергии всеми тремя видами переноса поток излучения обозначается Q ^изл:

Q = Q ^изл+ Q ^конд+ Q ^конв.                      (2.2а)