Nurli issiqlik almashinuvi

2. Issiqlik nurlanishning asosiy qonunlari

Plank qonuni. Absolyut qora jismlar absolyut noldan yuqori temperaturada o‘zidan fazoga barcha to‘lqin uzunlikdagi nurlarni tarqatib turadi. Bir xil temperaturada absolyut qora jismlarning nurlanish jadalligi boshqa real jismlarnikiga qaraganda yuqori bo‘ladi. Nurlanish jadalligi J_,o ni to‘lqin uzunligi  va temperatura T ga bog‘liqligi Plank qonuni bilan belgilanadi:
(10.5)
bu yerda: C₁=0,37410^-15Vtm²; S₂=1,438810^-2 mK – Plank doimiylari; e – natural logarifm asosi.
Nurlanish jadalligini to‘lqin uzunligi va temperatura bo‘yicha Plank qonuniga asosan taqsimlanishi 10.2-rasmda tasvirlangan.

10.2-rasm. Absolyut qora jismning nurlanish jadalligini to‘lqin uzunligi va temperaturaga bog‘liqligi


Vin qonuni. 10.2-rasmdan ko‘rinib turibdiki, jismning temperaturasi orttirilsa, uning nur tarqatish jadalligining maksimumi qisqa to‘lqin tomonga siljiydi. Bu qonuniyatni V. Vin 1893 yili taklif etgan va uning matematik ifodasini bergan:
_max=0,0028989/T
yoki
T_max=v=2,89810^-3mK (10.6)
Bu V.Vinning siljish qonuni deyiladi. Siljish qonuniga muvofiq jismlar nur ko‘rinishida tarqatadigan elektromagnit to‘lqinlarning jadalligi har xil temperaturada turlicha bo‘ladi. Masalan, elektr isitkichning temperaturasi T=1100 K bo‘lganda, u _max=310^-6 m bo‘lgan to‘lqin uzunlikdagi nurni tarqatadi, uning spektri asosan infraqizil nurdan iborat bo‘ladi. Quyosh (T=5500 K) nuri to‘lqin spektrini olsak, undagi to‘lqin uzunlik _max=510^-7m ga to‘g‘ri keladi. Bu to‘lqin uzunlik spektrning ko‘zga ko‘rinadigan qismiga to‘g‘ri keladi.
Stefan-Bolpsman qonuni. Tajriba natijalari asosida I. Stefan (1879 yili) quyidagi qonuniyatni aniqladi: absolyut qora jismning nurlanish xususiyati uning absolyut temperaturasining to‘rtinchi darajasiga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi. Bu qonuniyatni 1884 yili A. Bolsman nazariy jihatdan isbotlab bergan.
(10.7)
bunda S₀ – absolyut qora jismning nurlanish koeffitsiyenti. [C₀=5,67Vt/(m²K⁴)]; T – jism sirtining temperaturasi, K.
Bu qonunni yana quyidagi ko‘rinishlarda ham yozish mumkin:
E₀=G₀T⁴, (10.8)
Kul rang jismlar uchun:

bu yerda: G₀ – 5,6710^-8Vt/(m²K) – Stefan doimiysi; S – kul rang jismning nurlanishi; =E/E₀ – kul rang jismning qoralik darajasi.
Kirxgof qonuni. Absolyut qora va kulrang jismlarning issiqlik nurlarini yutish va tarqatish ‘ossalari orasidagi boьlanishni G. Kirxgof 1882 yili o‘rganib, quyidagi qonuniyatni ochgan:

bu yerda: E₀(T) – absolyut qora jismning nurlanish xususiyati.
Jismning nur chiqarish (nurlanish) xususiyatining yutish xususiyatiga nisbati jismning tabiatiga bog‘liq emas va bir xil temperaturadagi barcha jismlar uchun bir xil bo‘lib, shu temperaturadagi absolyut qora jismning nurlanish xususiyatiga teng.
(10.10) tenglamadan ko‘rinib turibdiki, kul rang jismning yutilish koeffitsiyenti qanchalik katta bo‘lsa, u shunchalik ko‘p nurlanadi. YUtilish koeffitsiyenti birdan kichik (0Kirxgof qonunidan, (10.9) va (10.10) tenglamalardan ko‘rinib turibdiki, kul rang jismning qoralik darajasi son jihatdan uning yutish xususiyatiga teng:
A= (10.11)
 kattalik o‘zgarmas bo‘lgani uchun, kul rang jismning yutish xususiyati to‘lqin uzunligiga va temperaturaga bog‘liq emas.
10.1-jadvalda ba’zi kul rang jismlarning qoralik darajasi keltirilgan.
Lambert qonuni Jism sochayotgan nurlanish energiyasi fazoda har xil jadallik bilan tarqaladi. Nurlanish jadalligini yo‘nalishga bog‘liqligini belgilaydigan qonunga Lambert qonuni deb aytiladi.
Lambert qonuniga asosan, absolyut qora jism sirtidan turli yo‘nalishlar bo‘yicha nurlanayotgan energiya miqdori, berilgan yo‘nalish va jism sirtiga tushirilgan normal o‘rtasidagi burchakning kosinusiga proporsionaldir.
E=E_ncos, (10.12)
Bu yerda: E_n – normal bo‘yicha nurlanish energiyasi.
Turli materiallarning qoralik darajasi.
10.1-jadval

Material	t,C		Material	t,C	
Alyuminiy (silliqlangan)	50-500	0,04-0,06	Yog‘och	20-70	0,8-0,9
Bronza	50	0,1	Qog‘oz	20-100	0,9
Oltin (silliqlangan)	200-600	0,02-0,03	Shisha	20-100	0,9-0,92
Qizil g‘isht	25-300	0,9	Moyli bo‘yoq	20-100	0,86-0,92
Gips	20	0,9	Lak	20-100	0,8-0,95
Asbest	20-300	0,9-0,95	Oq emal	20	0,9

10.3-rasm. Jismning turli yo‘nalishlar bo‘yicha nurlanishi (Lambert qonuniga doir)
Demak, nurlanish sirtiga perpendikulyar bo‘lgan yo‘nalishda energiya eng ko‘p nurlanadi, ya’ni =0 da.  burchak ortishi bilan nurlanish energiyasi kamayadi va =90 da nolga teng bo‘ladi (10.3-rasm).
Lambert qonuni absolyut qora jism uchun to‘g‘ri bo‘lib, g‘adir-budur kul rang jismlar uchun bu qonun faqat =060 da to‘g‘ridir.