Тепловое излучение тел описывается законом Стефана-Больцмана, который утверждает, что мощность теплового излучения (P) идеального черного тела пропорциональна четвертой степени его температуры (T) по абсолютной шкале (К). Это можно выразить формулой:

[ P = \varepsilon \sigma T^4 ]

где:

( P ) — мощность излучения (Вт);( \varepsilon ) — эмиссивность материала (коэффициент, показывающий, как излучение данного тела отличается от идеального черного тела, где ( \varepsilon = 1 ));( \sigma ) — постоянная Стефана-Больцмана (( \sigma \approx 5.67 \times 10^{-8} \, \text{Вт/(м}^2\text{К}^4\text{)} ));( T ) — температура тела в кельвинах (K).

Эмиссивность (ε) — это характеристика поверхности, которая показывает, насколько эффективно тело излучает теплоту. Для идеальных черных тел значение эмиссивности равно 1, тогда как у реальных тел этот коэффициент может варьироваться от 0 до 1 в зависимости от материала и его состояния (например, гладкость, цвет и температура).

Использование в пирометрах

Пирометры — это приборы, предназначенные для бесконтактного измерения температуры объектов. Они работают на основе принципа теплового излучения.

Определение температуры: Пирометры измеряют интенсивность излучения от объекта, и, зная эмиссивность материала, можно определить его температуру по закону Стефана-Больцмана. Если известно значение эмиссивности для конкретного материала, пирометр может использовать эту информацию для корректного расчета температуры.

Коррекция на эмиссивность: Для точных измерений пирометры могут быть настроены на разные значения эмиссивности, особенно для материалов с низкой или изменяющейся эмиссивностью (например, металлы). Это критически важно, так как температура, измеренная пирометром, будет зависеть от значения эмиссивности, и некорректно выбранное значение может привести к значительным ошибкам в измерениях.

Калибровка: Пирометры обычно калибруются на стандартные материалы с известными значениями эмиссивности, чтобы обеспечить высокую точность измерений при различных температурах и условиях.

Таким образом, знание зависимости теплового излучения от температуры и эмиссивности позволяет использовать пирометры эффективно и точно, что делает их важным инструментом в промышленности, металлургии, строительстве и других областях, где erforder cтройки требуются быстрая и бесконтактная оценка температур.