الاستراتيجيه للبحث العلمي
الإشعاع الحراري  558251
عزيزي الزائر / عزيزتي الزائرة يرجي التكرم بتسجبل الدخول اذا كنت عضو معنا
او التسجيل ان لم تكن عضو وترغب في الانضمام الي اسرة المنتدي العلمي
سنتشرف بتسجيلك والانضمام للنخبه العلميه
آلأسترآتيجيه للبحث العلمي الإشعاع الحراري  438964
ادارة المنتدي الإشعاع الحراري  298929

الاستراتيجيه للبحث العلمي
الإشعاع الحراري  558251
عزيزي الزائر / عزيزتي الزائرة يرجي التكرم بتسجبل الدخول اذا كنت عضو معنا
او التسجيل ان لم تكن عضو وترغب في الانضمام الي اسرة المنتدي العلمي
سنتشرف بتسجيلك والانضمام للنخبه العلميه
آلأسترآتيجيه للبحث العلمي الإشعاع الحراري  438964
ادارة المنتدي الإشعاع الحراري  298929

الاستراتيجيه للبحث العلمي
هل تريد التفاعل مع هذه المساهمة؟ كل ما عليك هو إنشاء حساب جديد ببضع خطوات أو تسجيل الدخول للمتابعة.

الاستراتيجيه للبحث العلمي

البحث العلمي :إنه محاولة لاكتشاف المعرفة والتنقيب عنها وتنميتها وفحصها وتحقيقها بدقة ونقد عميق ثم عرضها بشكل متكامل ولكي تسير في ركب الحضارة العلمية ..
 
البوابةالرئيسيةمكتبة الصورالأحداثالمنشوراتس .و .جبحـثالتسجيلالأعضاءالمجموعاتدخول

 

 الإشعاع الحراري

اذهب الى الأسفل 
2 مشترك
كاتب الموضوعرسالة
اَلَمَلَكَهَ بَلَقَيَــسَ
[ اَلَمَدَيَرَ آلَآسَتَــــرَآتَيَجَيَ ]
[ اَلَمَدَيَرَ آلَآسَتَــــرَآتَيَجَيَ ]
اَلَمَلَكَهَ بَلَقَيَــسَ


انثى الابراج : الاسد التِنِّين
عدد الرسائل : 2104
الموقع : هوَ يشَبِه السّعادَةَ ؛ كلِ ماَ فكَرت فيَه ابتسَم !*
المزاج : لسى بدري...
احترام القانون : الإشعاع الحراري  69583210
الإشعاع الحراري  Najran-un1376484686971
الإشعاع الحراري  156820
الإشعاع الحراري  13270197175


تاريخ التسجيل : 26/02/2008
نقاط : 47161
السٌّمعَة : 24

بطاقة الشخصية
معلومات: اهتماماتي للبحث العلمي

الإشعاع الحراري  Empty
مُساهمةموضوع: الإشعاع الحراري    الإشعاع الحراري  I_icon_minitimeالإثنين ديسمبر 13, 2010 1:29 pm

الإشعاع الحراري





الإشعاع الحراري thermal radiation إصدار تلقائي لإشعاعات كهرمغنطيسية تصدرها الأجسام وتتوقف شدتها على درجة حرارتها. وهي إشعاعات تحمل طاقة وتصدرها الأجسام مهما كانت درجة حرارتها في مجالٍ ما من الأطوال الموجية، وتكون شدتها عظمى عند طولٍ موجي متوسط في هذا المجال تتوقف قيمته على طبيعة الجسم وعلى درجة حرارته.





الإشعاع الحراري  176-1
الشكل (1) التحليل الطيفي للإشعاع الصادر عن منبع حار كالقوس الكهربائية

وبفضل هذا الإشعاع الحراري تصبح الأجسام الصلبة مضيئة بضوء مرئي بدءاً من درجة حرارة تقارب 500ْ سلزيوس، وفيما دون هذه الدرجة يكون الإشعاع الصادر ذا أطوال موجية في مجال ما تحت الأحمر. ويبدأ تلوّن الأجسام بلون أحمر إذا بلغت درجة حرارتها 500ْ سلزيوس، وكلما ارتفعت درجة الحرارة امتد طيف الضوء المرئي حتى يشمل الضوء البنفسجي ثم يتجاوزه إلى ما فوق البنفسجي. فالشمس التي تبلغ درجة حرارة سطحها 6000ْ كلفن يمتد طيف ضوئها من ما تحت الأحمر حتى ما فوق البنفسجي، ويقع الإشعاع ذو الشدة العظمى عند طول موجي يقارب 0.5 مكرون، ويبين الشكل ـ1 التحليل الطيفي للإشعاع الصادر عن قوس كهربائية شديدة الضياء.

وإذا تعرض جسمٌ ما لإشعاع حراري صادر عن جسم آخر فإنه يعكس جزءاً من هذا الإشعاع ويمتص الجزء الباقي إذا كان عاتماً مما يؤدي إلى رفع درجة حرارته، فيزداد إشعاعه الحراري الذاتي، فإذا تساوى ما يتلقاه الجسم من إشعاع حراري مع ما يصدره من هذا الإشعاع بلغ الجسم حالة التوازن الحراري.





الإشعاع الحراري  176-2
الشكل (2) الجسم الماص المثالي أو الجسم الأسود

وتتفاوت الأجسام فيما بينها بقدرتها على امتصاص الإشعاع الحراري، ويسمى الجسم الذي يمتص كل ما يسقط عليه من إشعاع بالجسم الأسود black body. إن لمفهوم الجسم الأسود الذي يمتص الإشعاع امتصاصاً كاملاً في كل الأطوال الموجية أهميته البالغة في دراسة الإشعاع الحراري نظرياً، بيد أنه لا وجود لجسم كهذا في الحقيقة، ويمكن التقرب من هذا المفهوم بصنع تجويف وتسويده من الداخل. فإذا فُتح ثقب صغير في هذا التجويف ودخل منه إشعاع حراري فإن هذا الإشعاع يعاني انعكاسات متتالية كثيرة على الجدار ويُمتص جزءٌ منه في كل انعكاس، إذ يتم امتصاصه امتصاصاً كاملاً داخل التجويف، وبالتالي لا يرتد إلى الثقب أي إشعاع، كما يوضح ذلك الشكل 2.

الإشعاع الحراري للجسم الأسود

لقد بينت الدراسة التجريبية للإشعاع الصادر عن الأجسام الصلبة الحارة بالأسلوب المبين في الشكل 1 أن الإشعاع مستقل عن طبيعة المادة التي يُصنع منها الجسم الأسود، وأن توزع شدته يتبع طول الموجة λ إضافة إلى درجة حرارة الجسم الأسود، ويبين الشكل 3 نتائج نموذجية عائدة لأجسام صلبة ماصة مثالية في درجات حرارة مختلفة مقدرة في سلم كلفن. وهو يعطي الاستطاعة الوحيدة اللون «Pλ» monochromatic power التي تصدرها واحدة السطح من جسم أسود بدلالة λ. ويمكن الحصول على الاستطاعة الكلية P بإجراء عملية تكامل على مدى الأطوال الموجية جميعها، أي من العلاقة:



الإشعاع الحراري  176-10

إن استقلال الإشعاع الحراري للجسم الأسود عن مادته دعا العلماء إلى الاهتمام بدراسة الموضوع لاعتقادهم الجازم بأن دراسة كهذه ستقود إلى فهم أعمق لقوانين الفيزياء وأسرار الطبيعة، وفيما يلي قوانين الإشعاع الحراري المختلفة.





الإشعاع الحراري  176-3
الشكل (3) الاستطاعة الصادرة عن الجسم الأسود الحار في درجات حرارة مختلفة وبتغير الطول الموجي λ

قانون ستيفان وبولْتزمان: وهو ينص على أن الاستطاعة الكلية التي يشعها الجسم الأسود تتناسب مع مساحته ومع درجة حرارته المطلقة مرفوعة للقوة الرابعة. ويُعبَّر عن ذلك رياضياً، بافتراض σ ثابت التناسب، بالعلاقة:




(1)
الإشعاع الحراري  176-11

حيث:



الإشعاع الحراري  176-12

ويعرف باسم ثابت ستيفان. لقد جاء اكتشاف هذا القانون تجريبياً على يد ستيفان عام 1879 ثم برهنه رياضياً بولتزمان عام 1884 من محاكمات ترموديناميكية دقيقة.

قانون فين في الإشعاع: بحث فين Wien في المعادلة الرياضية التي تعطي Pλ بدلالة كل من درجة حرارة الجسم الأسود T وطول موجة الإشعاع λ، وقادته محاولته هذه إلى المعادلة التالية:




(2)
الإشعاع الحراري  176-13

حيث: c1، c2 ثابتان اختارهما فين ليكون منحني هذه المعادلة أقرب ما يكون إلى المنحني التجريبي، ولذا فهما يعرفان بثابتي فين الأول والثاني، وقيمتاهما:





الإشعاع الحراري  176-4
الشكل (4) تبين المقارنة قانون فين في الإشعاع وقتنون رايلي وجينز مع النتائج التجريبية لإشعاع الجسم الأسود في درجة حرارة محددة

c1= 4.992 × 10-24 J.m

c2 = 1.439 × 10-2 m. k

ويبين الشكل 4 منحني قانون فين في الإشعاع مع المنحني التجريبي ويظهر فيه أنه ينطبق على المنحني التجريبي في الأطوال الموجية الصغيرة، ويختلف عنه في الأطوال الموجية الكبيرة. وتجدر الإشارة إلى أن معادلة فين هذه لا تستند إلى أسس نظرية.

قانون رايلي وجينز: أدت المحاولة النظرية لرايلي وجينز Rayleigh- Jeans التي اعتمدت على أسس فيزيائية تقليدية إلى معادلة تعطي Pλ بدلالة λ وT وتنسجم انسجاماً جيداً مع القيم التجريبية عند قيم λ الكبيرة، كما يتضح ذلك في الشكل 4، إلا أن المنحني التجريبي ينتهي إلى اللانهاية عند قيم λ الصغيرة، وهو ما اصطلح عليه باسم الكارثة فوق البنفسجية، ذلك أن تباعد المنحني إلى اللانهاية عند λ المقابلة للإشعاع فوق البنفسجي دلّ على وجود خلل جذري في النظرية التقليدية التي اعتمد عليها كل من رايلي وجينز في استنتاج قانونهما من منطلقات تبادل الطاقة بين المادة والإشعاع. وينص قانون رايلي وجينز على أن:

Pλ = 2πckTλ-4

حيث:

k = 1.381× 10-23 J.K-1

ويعرف باسم ثابت بولتزمان وc سرعة الضوء في الخلاء، ويصلح هنا القانون عندما يكون الجداء λT أكبر من 0.7 متر كلفن.

قانون بلانك: وهو يعتمد على فرضية الكم (الكوانتا) التي تنص على أن الإشعاع يصدر عن المادة بصورة كمّات أو فوتونات يحمل كل منها طاقة تتناسب مع تردد الإشعاع الصادر، وتُعطى بجداء التردد بثابت بلانك(h) Planck لقد أدت هذه الفرضية الجريئة إلى معادلة لـPλ تتفق اتفاقاً تاماً مع النتائج التجريبية من أجل جميع قيم λ. أما صيغة قانون بلانك التي اكتشفها عام 1900 والتي عُدت إحدى منجزات ميكانيك الكم [ر] المهمة فهي



الإشعاع الحراري  176-6

حيث:

c1 = 2hc2 = 3.74150 × 10-16 w.m2

و: ْc2 = hc/k = 1.43879 × 10-2 m. k

تمثل c هنا سرعة الضوء في الخلاء و k ثابت بولتزمان وh ثابت بلانك الذي تساوي قيمته العددية:

h = 6.626 × 10-34 J.sec

ويمكن البرهان بسهولة على أن كلاً من قانون فين وقانون رايلي وجينز ما هو إلا حالة خاصة من قانون بلانك عند λ القصيرة (فين) أو λ الطويلة (رايلي وجينز).

قانون فين في الانزياح: لاحظ فين أن النهاية العظمى لمنحني Pλ في الشكل ـ4 تنزاح نحو الأطوال الموجية القصيرة بارتفاع درجة حرارة الجسم الأسود، بمعنى أن λmax تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة T، أي:

.kْ ْ2.898 ×107 A = ثابت = λmax.T

حيث تقدَّر λ بالأنغستروم Aْ وT بالدرجة كلفن K.

الإشعاع الحراري للأجسام غير السوداء

يخضع هذا الإشعاع الحراري إلى قانون كيرشوف G.Kirchhoff، وهو ينص على أن معدل الإشعاع الحراري الكلي لجسم ما أو امتصاصه لا يتعلق بدرجة حرارته المطلقة فحسب، كما هو الحال في الجسم الأسود، وإنما يرتبط أيضاً بطبيعة سطحه، وهو في جميع الأحوال أدنى من معدّل الإشعاع الحراري الكلي للجسم الأسود. ويمكن التعبير رياضياً عن هذا القانون بالعلاقة:



الإشعاع الحراري  176-7





الإشعاع الحراري  176-5
الشكل (5) الاستطاعة الإشعاعية الوحيدةاللون لجسم غير أسود مقارنة باستطاعة الجسم الأسود

حيث ε عدد أصغر من الواحد ويسمى الإصدارية emissivity، وهو بالتالي يمثل نسبة الاستطاعة الإشعاعية الكلية الصادرة عن واحدة المساحة من الجسم المدروس إلى الاستطاعة الإشعاعية الكلية الصادرة عن واحدة المساحة من الجسم الأسود في درجة الحرارة ذاتها.

إن المنحني Pλ بدلالة λ للأجسام غير السوداء يقع تحت المنحني المماثل العائد للجسم الأسود، ويظهر في الشكل (5) منحن يعود لجسم غير أسود مصنوع من خليطة أوي Auer المؤلفة من السيريوم والحديد وبعض المعادن النادرة والمستخدمة كأحجار قداحة. ويبدو فيه واضحاً أن المنحني Pλ يقع دوماً تحت المنحني العائد للجسم الأسود، وبالتالي فإن P الكلية هي أقل مما يقابلها في الجسم الأسود.

تطبيقات الإشعاع الحراري

من تطبيقات الإشعاع الحراري قياس درجات الحرارة العالية باستعمال مقياس النار[ر] (البيرومتر) pyrometer وهو مقياس يقارن شدة الإشعاع الحراري للجسم الحار مع شدة إشعاع منبع حراري معروف، فهو إذن يقيس درجة حرارة الجسم الحار من بُعد من دون أن يمسه.

هناك أنواع مختلفة من مقاييس النار، فالمقياس ذو السلك الخفيّ يعتمد في قياسه على قانون فين في الإشعاع الحراري (العلاقة 2) الذي يعطي:



الإشعاع الحراري  176-8

حيث P/λ الاستطاعة الإشعاعية الصادرة عن جسم أسود ذي درجة حرارة معلومة /T ومهمة المقياس قياس النسبة



الإشعاع الحراري  176-9

أما مقياس النار (مقياس فيري Féry) الذي يقيس الإشعاع الكلي فيعتمد في قياس درجة الحرارة على قانون ستيفان وبولتزمان (العلاقة 1).
أحمد حصري





الموضوعات ذات الصلة

مقياس النار (البيرومتر) – الإشعاعات – الأشعة تحت الحمراء.







مراجع للاستزادة

ـ قدورة والسمان وحصري، الفيزياء الحديثة للجامعات، الجزء الثاني: الضوء والإشعاع (مترجم، مطبعة الكتبي، دمشق 1972).


****************************************************************************** ( التــــــوقيــــــع ) ****************************************************************************
[rtl]السلام عليكم ورحمة الله وبركاته[/rtl]
[rtl]جميعنا مسؤولون ومعنيون بنشر كل مفيد من ابحاث ومواضيع تعتمد ع الذات في كافة بقاع الأرض[/rtl]
[rtl]تبرع الآن وساهم حسب استطاعتك.[/rtl]
[rtl]يمكنك التبرع عبر حساب باي بال | paypal بالضغط على هذا الرابط:
[/rtl]
[ltr][ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط][/ltr]
[rtl]نحن بحاجة دعمكم [/rtl]



الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو
rmasoud
الفعــال آلآستــــرآتيــجي
الفعــال آلآستــــرآتيــجي
rmasoud


انثى الابراج : الجوزاء الماعز
عدد الرسائل : 12
المزاج : أملي كبير
احترام القانون : الإشعاع الحراري  69583210
الإشعاع الحراري  Jb12915568671
تاريخ التسجيل : 15/07/2011
نقاط : 4344
السٌّمعَة : 10

الإشعاع الحراري  Empty
مُساهمةموضوع: رد: الإشعاع الحراري    الإشعاع الحراري  I_icon_minitimeالجمعة يوليو 15, 2011 12:49 pm

موضوع قيم مشكورين
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو
 
الإشعاع الحراري
الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
الاستراتيجيه للبحث العلمي :: تطورات التكنولوجيا :: ابحاث الكيمياء-
انتقل الى: