Законы теплового излучения

Четыре закона (в хронологической последовательности):

1. Закон Кирхгоффа — отношение испускательной и поглащательной способностей равноиспускательной способности абсолютно черного тела при тех же температуре и частоте:

2. Закон Стефана-Больцмана устанавливает зависимость полной (по всем частотам излучения) испускательной способности абсолютно черного тела от температуры:

r* » s * T⁴, где

s = 5,67 * 10⁸ Вт/(К⁴*м²) — постоянная Стефана-Больцмана.

Следствие: плотность теплового излучения равна приведенной постоянной Стефана-Больцмана, умноженной на Т источника теплового излучения, деленной на 100 и возведенной в 4 степень:

q = s₀ * (T / 100)⁴ — плотность теплового излучения;

s₀ = 5,67 Вт/м² — приведенный коэффициент.

3. Закон Вина устанавливает распределение энергии в спектре абсолютно черного тела в зависимости от температуры:

l_maxТ = const

Пояснения: при увеличении Т источника излучения максимум спектра излучения сдвигается влево по частоте (в сторону коротких волн).

4. Закон Планка дает выражение для испускательной способности абсолютно черного тела (нагретого до температуры Т) от частоты излучения n:

r* = j(T, n).

Воздействия на организм тепловых излучений

Влияние перегрева на организм человека

При t > 30ºС и значительных тепловых излучений нарушается терморегуляция организма, что может привести к перегреву, при котором проявляется слабость, головная боль, шум в ушах, искажение цветового восприятия, тошнота, повышение температуры тела.

В тяжелых случаях наступает тепловой удар. Возможна судорожная болезнь и профессиональная катаракта глаз.

При t = 31ºС и j = 80–90 %, к концу 6 часового рабочего дня работоспособность снижается на 62 %, мышечная сила рук на 40 %.

Факторы влияющие на степень теплового излучения

Энергия поглощенная телом человека:

, где

r, Вт/м² — интенсивность теплового облучения:

— для точечных источников (ÖF £ l), где

F — площадь источника излучения (ÖF — линейный размер);

e — расстояние от объекта до источника;

— для протяженных источников (ÖF > l), 110 — для металлургии

Основные факторы:

– длина волны излучения l, мкм (0,2 < УФ < 0,4 < видимый < 0,75 < ИК < 10) (тепловое излучение в ИК спектре, основные источники в металлургии лежат в диапазоне 0,75–10 мкм, наибольшая проникающая способность ИК для 0,75–1,5 мкм);

– интенсивность теплового облучения r, Вт/м² (r обычно 0,4–5 кВт/м², как правило при интенсивности > 5 кВт/м² человек ощущает сильное тепловое воздействие)

– продолжительность облучения t, ч;

– r * t — доза теплового облучения;

– площадь облучаемой поверхности f, м² (процент S);

– вид одежды.