Ю кулбеков Гулистон. СЎз боши

Назорат топшириклари.

1. 
   Иссиқлик узатиш нима?
   
2. 
   Иссиқлик бериш коэффиценти нима?
   

2-асосий савол. Нурланиб иссиқлик алмашинуви.


Ўқитувчининг мақсади.
Талабаларга нурланиб иссиқлик алмашинуви тўғрисида тушунча бериш.
Идентив ўкув мақсадлари

1. 
   Нурланиб иссиқлик алмашиниш хакида тушунчага эга бўлиш..
   
2. 
   Нурланиб иссик алмашинишнинг асосий қонунларини ўрганиб олиш.
   

2-асосий саволнинг баёни.
Иссиқликни таркалиши жисм ички энегиясини электормагнит тўлкинлари энергиясига айланиши натижасида Р. Иссиқлик нурлари (тўлкин) бошқа жисмга тушса уларнинг энергияси кисман ютилади ва ички энергияга айланади. Шундай тарзда жисмлар орасида нурланиб иссик алмашиниш содир бўлади.
Иссиқлик нурлари электромагнит тўлкинларининг таркалиш жараён сингари тўлкин узунлиги "" ва тебраниш частотаси "" билан характерланади. Тўлкинлар ёруғлик тезлигига тенг тезлик билан таркалади с=310⁸ м/с;

 = с / 

Иссиқлик энергиясини нурланиш тўлкин узунлиги =0,880 мкм. ни ташқил килди. Бу нурларни инфракизил нурлар деб аталади. Ёруғлик ва иссиқлик нурлари бир хил табиатга эгадир, улар орасида кўп ўхшашлик бор.

Жисмга тушган нур энергияси (чизмага каранг) кисман ютилади (Е_ют), кисман кайтади (Е_кай) ва кисман жисм орқали ўтади (Е_ўт), яъни буни куйидагига ифодалаш мумкин

Е_туш= Е_кай + Е_ют + Е_ўт

34-расм. Жисмга тушувчи нурланиш энергиясининг таксимланиши.

Бу иссилик баланси тенгламасини ўлчовсиз формада ёзиш мумкин.

А + R + D = 1
бу ерда - ютиш коэффициенти дейилади;
- кайтиш коэффициенти дейилади;
- ўтказиш коэффициенти дейилади.
Ҳамма тушаётган нурларни ютадиган жисмни абсолют кора жисм дейилади. Бу жисм учун А=1. 0 Абсолют ок жисмда R=1 бўлади, абсолют тиник жисмда Д=1 бўлади.
Агар юза иссиқлик нурини кабул килиб, ёруғлик нурини кабул килмаса у кора жисм бўлмайди.
Каттик ва суюк жисмлар кўпинча ҳамма узунликдаги яъни 0 дан  гача тўлкин энергиясини нурлатади. Тоза (оксидланмаган) металлар ва газлар селектив нурланиш билан характерланади, яъни бирор аниқ узунлигидаги тўлкин энергиясини нурлатади.
Тананинг (ўзиники) ва у кайтарган нурланиш окимининг йигиндисини унинг самарасив нурланиши дейилади.

E_эф = E + RE_туш

Жисмлар системасидаги ўзаро таркатилган, ютилган, кайтарилган ва ўтказилган нурланиш энергияси йигилган жараён нурланиб иссик алмашиниш дейилади.


Нурланиб иссиқлик алмашинишнинг асосий қонунлари.

Планк қонуни тўлкин узунлиги спекторининг ҳар хил участкаларидан нурланиш интенсивлигини таркалиш тартибини ифодалайди.

Нурланиш окимининг спекториал зичлиги абсолют кора жисм учун

бу ерда C₁=3,74  10^-16 Вт/м², C₂=1,44  10^-2 м.К-нурланиш доимийси.


е-натурал логарифмнинг асоси.


Вин қонуни. Чизмадан кўриниб турибдики нурланиш окими зичлиги I_0 =0 дан айрим тўлкинларда максимумгача, сўнгра яна  да нолга интилади. Вин Т_м кўпаймани доимий эканлигини ўрнатади, яъни
Т_м =2,898 10^-3 м.К
Ушбу тенгликдан _м=2,898 / Т, демак ҳарорат ортиши билан максимал нурланиш киска тўлкинли томонга сурилади.


Стефан-Больцман қонуни.

Чизмадаги штриҳланган майдон I_0i d кўпайтмасига тенг бўлиб абсолют кора жисмни юзасидаги нурланиш окимининг зичлигини _i дан _i+d  тўлкин узунлигидаги диапозонда аниқлайди

dE₀ = I_0: d

Берилган ҳарорат учун эгри чизик остидаги майдон ҳамма тўлкинлар узунлигидаги dE₀ ни йигиндисини беради.
E₀= ₀ T⁴.
бу ерда
₀ =5,6710^-8 Вт/м²К Стефан-Больцман доимийси.
Бу формула 1879 йили И. Стефан томонидан тажрибада олинган бўлиб, 1881 йил Л. Болцман томонидан назарий жиҳатдан асосланган.
Техник ҳисоблашлар учун Стефан-Больцман қонуни ушбу куринишда ёзилади.

бу ерда С₀= ₀10⁸=5,67Bт/м²к­­⁴ - абсолют кора жисмни нурланиш кобилияти.
Реал жисм учун Стефан-Больцман қонуни ушбу куринишда ёзилади
Е=Е₀=С_o(T/100)⁴=С(Т/100)⁴

Бу ерда  - иссиқлик нурланиши коэффициенти, С=С₀ кул ранг жисмни нурланиш кобилияти.

Материал, юза ҳолати ва ҳароратга боғлиқ ҳолда  0 дан 1 гача ўзгаради.
Кирхгоф қонуни кул ранг ва абсолют кора жисмлар учун нурланиш ва ютиш энергияси орасидаги сонли боғланишни ўрнатади, яъни

Бу ифода 1882 йили Г.Кирхгоф томонидан олинган бўлиб, қонуннинг умумий ифодасидир.
Кирхгоф қонунига биноан нурланиш энергиясини (Е₁,Е₂,Е₃). ютиш коэффициентига (А₁,А₂,А₃) нисбати жисм табиатига боғлиқ бўлмай, шу темперадаги абсолют кора жисм нурланиш энергиясига тенгдир.
Жисм канчалик катта ютиш коэффициентига эга бўлса, у шунчалик катта нурланиш энергиясига эга бўлади. Агар жисм кам нурланса, кам ютади. Абсолют ок жисм нурлаш ва ютиш энергиясига эга эмасдир.
Ҳар хил нур тўлкин узунлигини ҳар хил ютадиган жисмга рангли жисм дейилади.
Ламберт қонуни. Стефан-Больцман қонуни нурланиш энергияси миқдорини ҳамма йўналиш бўйича аниқласа, Ламберт (1760) қонунига биноан максимал нурланиш Е_н юзага нормал йўналишда кўпрок бўлади. Нормалга  бурчак остида нурланганда энергия миқдори (Е_)  бурчак косинусига пропорционалдир, яъни Е_=Е_нСоs. Бундан кўриниб турибдики, нурланиш юзанинг бўйи бўйлаб (=90⁰ бўлганда ) нолга тенг.
Тиник муҳитдаги жисм системаларида нурланиш орқали иссиқлик алмашиниш.
Иккита бир-бирига якин бўлган, бир-бирига караган юзалар орасидаги иссиқлик алмашинишни кўриб чикамиз.

35-расм. Икки жисм орасида нурланиш орқали иссиқлик алмашинуви схемаси

Т1>Т2,Е1-биринчи жисмни ўзини энергиясини иккинчига нурланиши, Е2-иккинчини 1 га нурланиши. Биринчи жисмни ўзини энергиясини сарф бўлишини кўриб чикамиз. Е1 ни 2-жисмга тушиши билан унинг Е1А2 иккинчи билан ютилади, Е1-Е1А2=Е1(1-А2) кисми кайтади ва 1 жисмга ютилади. 1 Жисм Е1(1-А2)А1 ни ютади Е1(1-А2)(1-А1) ни эса яна иккинчисига кайтаради ва шундай чексиз такрорланаверади. Шундай килиб иккинчи жисм хусусий энергиясини бошқасига ўтишини кўриш мумкин

Тўхтовсиз сўниб борувчи энергия окими миқдорини жамламасдан эффектив нурланиш тушунчасидан фойдаланиб ношаффоф жисм учун ушбу ифодани ёзамиз
Е_эф=Е+Е_туш(1-А)
Кўриб чикилаётган ҳар бир жисм ўзининг эффектив нурланиши Е_эф1 ва Е_эф2 га эга.
Биринчи жисм учун ўзининг эффектив нурланиши
Е_эф1=Е₁+Е_эф2(1-А₁)
Е_эф2(1-А) миқдор бу ерда биринчи жисм билан кайтарилган чексиз окимнинг автоматик равишда ҳисобга олади. Иккинчи жисм учун
Е_эф2=Е₂+Е_эф1(1-А₂)
Биринчи жисмдан иккинчи жисмга ўтаётган якуний иссиқлик окими зичлиги
q_1,2=Е_эф1-Е_эф2
Бу ифодадаги Е_эф1 ва Е_эф2 ларни миқдорини юқоридаги ифодадан олиб кўйсак ва бирга ечиб куйидагини оламиз

Е₁ ва Е₂ ларни ифодасини кўйиб оламиз.

Иккала жисмда ҳам иссиқлик нурланиш коэффициенти сезиларли даражада Т₁ ва Т₂ ҳароратда ўзгармайди десак, Кирхгоф қонунига биноан А₁=Е₁; А₂=Е₂ формулага ўрнига кўйиб А ни га алмаштириб куйидагини оламиз

Бу ерда - жисмлар системасининг келтирилган иссиқлик нурланиши коэффициенти дейилади. Иккита бир-бирига якин жойлашган жисм учун тўлик иссиқлик окими ушбу формуладан топилади

Бу ерда F-иссиқлик алмашадиган юзанинг майдони иккала юза учун ҳам бир хил,

_1,2- жисмнинг нурланиш коэффициенти, биринчи жисмни нурланиш улушини иккинчи жисм билан кабул қилишини ҳисобга олади.
Биринчи жисм билан иккинчисини нурлаш коэффициенти _1,2 ва иккинчиси билан биринчисини нурлаш коэффициенти фарк қилинади (_2,1)_. Бу коэффициентлар аналитик ёки экспрементал аниқланади. Юқоридаги кўрган ҳолимиз учун, яъни биринчи жисмни ҳамма нурланиши иккинчи жисмга тушса, у ҳолда _1,2=1 бўлади.

Кизиган жисмлардан сакланиш учун орага экран кўйилади, экран сифатида ок жисм ёки полиривка қилинган метал пластинка (коралик даражаси Е_к=0,05-0,15) кўйилади, у ҳолда биринчи жисм билан берилган иссиқлик окими

бўлади.