Кимевий технологиянинг жараёнлари ва қурилмалари фанидан ўқув қўлланма

 

---

147 
6.2. Иссиқликнинг нурланиши 
 
Ҳарорати 0
о
Сдан юқори бўлган барча жисмларда иссиқлик энергиясини 
нур энергиясига айланиши кузатилади. Бу жараён иссиқликнинг нурланиши 
дейилади. Ушбу жараёнда иссиқлик турли узунликдаги электромагнит 
тўлқинлар воситасида узатилади. Электромагнит тўлқинлар бошқа бир жисмда 
ютилганда қайтадан молекулаларнинг иссиқлик ҳаракати энергиясига 
айланади. 
Иссиқликнинг нурланиш интенсивлиги жисм ҳароратини ортиши билан 
ошиб боради. Юқори ҳароратларда, масалан, t ≥ 600
о
С бўлганда, қаттиқ жисм 
ва газлар ўртасида иссиқликнинг нурланиш йўли билан тарқалиши алоҳида 
аҳамиятга эга бўлади. Ёруғлик ва иссиқлик нурлари бир хил табиатга эга 
бўлганликлари сабабли улар умумий қонуниятлар (нурни қайтиши, синиши ва 
ютилиши) билан тавсифланади. Ёруғлик нурларининг тўлқин узунлиги 0.4÷0.8 
мкм бўлса, иссиқликнинг нурланиш тўлқин узунлиги 0.8÷800 мкм бўлиб, 
спектрни кўзга кўринмас қисмини (инфрақизил нурлар) эгаллайди. 
Қиздирилган жисмдан чиқарилаётган нур оқими Q
н
ўзидан нур чиқарувчи 
бошқа бир жисм юзасига туширилса, ушбу нурнинг бир қисми Q
к
жисм 
юзасидан қайтади, бир қисми Q
ю 
ютилади ва яна бир қисми Q
ў
ундан ўтиб 
кетади (6.1-расм). 
Жисмга туширилаётган нур энергияси Q
н
, жисмга ютилган нур 
энергиясини Q
ю
, жисм юзасидан қайтган нур энергиясини Q
к
ва жисмдан 
ўзгаришларсиз ўтиб кетувчи нур энергиясини эса Q
ў
деб белгилаймиз. Ушбу 
жараённниг энергетик баланси, умумий ҳолда, қуйидагича ёзилади
Q
н
= Q
ю
+ Q
к 
+ Q
ў
.
(6.5) 
Ёки умумий нурланиш энергиясига Q
н
нисбатан, улушларда
Q
ю
/Q
н
+ Q
к
/Q
н
+ Q
у
/Q
н
= 1.
(6.6) 
(6.6) тенгламанинг таркибий қўшилувчиларини қуйидагича таҳлил қилиш 
мумкин.
Q
н 
Q
к
61- расм. Нурланиш энергияси 
балансига оид схема. 
Q
ў
Q
ю

---

148 
Q
ю
/Q
н
- жисмнинг нурланган исссиқлик энергиясини ютиш қобилиятини 
тавсифлайди. Агар Q
ю
/Q
н
=1 (Q
к
/Q
н
=0, Q
ў
/Q
н 
=0) бўлса, жисмга тушаётган нур 
унда тўла ютилади. Бундай жисм абсолют қора жисм дейилади. 
Q
к
/Q
н
- нисбат жисмнинг ўзига туширилаётган нурни қайтариш 
хусусиятини ифодалайди. Агар Q
к
/Q
н
=1(Q
ю
/Q
н
=0, Q
ў
/Q
н
=0) бўлса, жисмга 
тушаётган нур унинг юзасидан тўлиқ қайтарилади. Бундай жисм абсолют оқ 
жисм дейилади. 
Q
у
/Q
н
- нисбат қиймати жисмнинг ўзидан нурни ўтказиб юбориш 
хусусиятини кўрсатади. Q
ў
/Q
н
=1(Q
ю
/Q
н
=0, Q
к
/Q
н
=0) бўлса, жисм юзасига 
тушаётган нурнинг ҳаммаси ундан тўла ўтиб кетади. Бундай жисм абсолют 
шаффоф бўлади. 
Табиатда абсолют қора, абсолют оқ ва абсолют шаффоф жисмлар мавжуд 
эмас. Аммо бу атамалар нурланиш назариясини ишлаб чиқишда алоҳида 
аҳамиятга эга бўлди. Ушбу атамалар мухандислик ҳисобларида ва 
иссиқликнинг нурланиши йўли билан иссиқлик узатиш жараёнларини таҳлил 
этишда кенг қўлланилади. 
Техникада кулранг жисмлар тушунчасидан фойдаланилади. Бундай 
жисмларга туширилган нурнинг бир қисми ютилади, бир қисми қайтарилади ва 
унинг қолган қисмини эса жисм ўзидан ўтказиб юборади. 
Иссиқликнинг нурланишини тавсифлаш учун жисмни нур чиқариш 
қобилияти (хусусияти) тушунчаси ишлатилади. 
Жисмнинг юза (F) бирлигидан вақт τ бирлиги давомида тўлқин 
узунлигининг барча интервали (0<

<

) бўйича нурланган энергияни тўла 
миқдори Q унинг нур чиқариш хусусиятини (Е, Вт/м
2
) кўрсатади
Е = Q/(Fτ).
(6.7) 
Нурланиш энергияси тўлқин узунлиги ва жисм ҳароратидан боғлиқ 
бўлади. 
Жисмнинг нур чиқариш хусусиятини тўлқин узунлиги 

интервалига 
нисбати нурланиш интенсивлиги J (Вт/м
3
)дейилади:
J = dE/d

.
(6.8) 

---

149 
Ушбу тенгламани интеграллаш натижасида Е ва 

ўртасидаги боғлиқлик 
аниқланади: 
Е =







0
Id
.
(6.9) 
Иссиқликнинг нурланиш қонуниятлари Стефан-Больцман, Кирхгоф ва 
Ламберт қонунлари билан таърифланади. 
Стефан-Больцман қонунига биноан абсолют қора жисмнинг нур чиқариш 
қобилияти Е ва жисм юзасининг абсолют ҳарорати Т ўртасидаги боғлиқлик 
қуйидагича ифодаланади:
Е = К
о 
Т
4
,
(6.10)
бу ерда К
о
= 5.67
.
10
-8 
Вт/(м
2 
К
4
)- абсолют қора жисмнинг нур чиқариш доимийси. 
Амалиётда кулранг жисмларнинг нур чиқариш қобилиятини ҳисоблаш 
учун ушбу (6.10) тенгламани қуйидаги кўринишда қўллаш қулай
Е = εС
о 
(Т/100)
4
,
(6.11) 
бу ерда С
о
=5.67 Вт/(м
2.
К
4
)- абсолют қора жисмнинг нур чиқариш 
коэффициенти;

- кулранг жисмнинг нисбий нур чиқариш коэффициенти ёки 
кулранг жисмнинг қоралик даражаси, ε = 0÷1. 
Кирхгоф қонуни кулранг жисмнинг нур чиқариш ва нурни ютиш 
хусусиятлари ўртасидаги боғлиқликни ифодалайди. 
А = Q
ю
/Q
н 
,
(6.12) 
бу ерда А- кулранг жисмнинг нур ютиш хусусияти. 
Кирхгоф томонидан
Е
к 
= АЕ
= εЕ 
(6.13) 
эканлиги аниқланган. Бу ерда Е
к
- кулранг жисмнинг нур чиқариш хусусияти, 
Вт/(м
2
К). 
Кирхгоф қонунига биноан муайян ҳароратлардаги барча жисмлар учун 
нур чиқариш ва нурни ютиш хусусиятларининг нисбати доимий қийматдир. 
Ушбу нисбат қиймати абсолют қора жисмни берилган ҳароратлардаги нур 
чиқариш қобилиятига Е
0 
тенг, яъни:
Е/А = Е
1
/А
1 
= Е
2
/А
2 
=…= Е
0 
= f(Т).
(6.14) 

---

150 
(6.14) тенгламага биноан жисмни нур ютиш қобилияти қанчалик катта 
бўлса, унинг нурланиш хусусияти ҳам шунчалик катта бўлади. Шу сабабдан, 
нур энергиясини яхши қайтарувчи жисмлар кам миқдорда нур чиқаради. 
Масалан, абсолют оқ жисмнинг нурланиши нулга тенг, ёки, абсолют қора жисм 
нурни ҳар қандай ҳароратда ҳам тўлиқ ютади ва максимал даражада нурланади. 
Стефан-Больцман ва Кирхгоф қонунларига биноан, нурланиш орқали 
иссиқ жисмдан совуқ жисмга узатилган иссиқлик миқдори қуйидагича 
аниқланади 
Q
н 
= 5.67ε
к
Fτ[(T
1
/100)
4 
- (T
2
/100)
4
],
(6.15) 
бу ерда Т
1
ва Т
2 
- иссиқ ва совуқ жисмларнинг ҳароратлари, К;
ε
к 
= (1/ε
1
+1/ε
2
)
-1 
- жисмлар системасининг келтирилган нур чиқариш 
коэффициенти; ε
1 
ва ε
2
- жисмларнинг нисбий нур чиқариш коэффициентлари.