Zračenje crnog tijela: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
m +eng oznaka za zadnji izvor |
Nadopunio Zračenje crnog tijela |
||
Redak 1:
[[
'''Zračenje crnog tijela''' ([[Engleski jezik|eng.]] black-body radiation; također ''potpuno zračenje'', ''temperaturno zračenje'') je [[Toplinsko zračenje|termalno]] [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetsko]] [[zračenje]] neprozirnog, nereflektirajučeg, idealiziranog [[Crno tijelo|crnog tijela]] u termodinamičkoj ravnoteži sa okolinom. Spektar i intenzitet zračenja takvog tijela regulira samo njegova [[temperatura]].<ref>{{cite book|origyear=1973|title=The Quantum Theory of Light|publisher=[[Cambridge University Press]]|edition=3|isbn=0-19-850177-3|author=Rodney|last=Loudon|coauthors=|origdate=|origmonth=|date=2000.|chapter=1. poglavlje|chapterurl=|editor=|url=|format=|others=|pages=|location=|id=|accessdate=|quote=|authorlink=}} {{Eng icon}}</ref><ref>{{cite book|title=Optical Coherence and Quantum Optics|publisher=[[Cambridge University Press]]|isbn=0-521-41711-2|author=Leonard Mandel|last=|coauthors=Emil Wolf|origdate=|origyear=|origmonth=|date=|chapter=13. poglavlje|chapterurl=|editor=|url=|format=|others=|edition=|language=|pages=|location=|id=|accessdate=|quote=|authorlink=}} {{Eng icon}}▼
[[datoteka:Stefan Boltzmann 001.png|mini|desno|300px|[[Toplina]] koju isijava 1 m<sup>2</sup> apsolutno crnog tijela u 1 [[sekunda|sekundi]] razmjerna je četvrtoj [[Potenciranje|potenciji]] apsolutne temperature. To je [[Stefan-Boltzmannov zakon]].]]
</ref><ref>{{cite book|title=Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative Structures|publisher=[[John Wiley & Sons]]|isbn=0-471-97393-9|author=|last=Kondepudi|authorlink=|coauthors=Ilya Prigogine|origdate=1998.|origyear=|origmonth=|date=|chapter=|chapterurl=|editor=|url=|format=|others=|edition=|language=|pages=|location=|id=|accessdate=|quote=|first=Dilip}} {{Eng oznaka}}</ref> Pojam ''zračenje crnog tijela'' prvi je upotrijebio njemački [[fizičar]] [[Gustav Robert Kirchhoff|Gustav Kirchhoff]] [[1860.]] godine. Toplinsko zračenje koje emitiraju mnogi svakodnevni predmeti približno odgovara zračenju crnog tijela veličine i temperature tog predmeta. Crno tijelo pri sobnoj temperaturi izgleda crno, jer zrači jedino energiju [[Infracrveno zračenje|infracrvenog spektra]], koju ljudsko oko ne vidi.<ref>{{cite book|last1=Partington|first1=J.R.|author1-link=J.R. Partington|year=1949|title=An Advanced Treatise on Physical Chemistry. Volume 1. Fundamental Principles. The Properties of Gases|publisher=[[Longman|Longmans, Green and Co.]]|ref=harv}} {{Eng oznaka}}</ref> Kad mu se temperatura povisi, izgleda mutno crveno. Ako nastavimo povisivati temperaturu, postat će plavobijelo. [[Crna rupa|Crne rupe]] su gotovo savršena crna tijela jer absorbiraju svo zračenje na svom putu. Pretpostavlja se da one emitiraju zračenje (nazvano [[Hawkingovo zračenje]]), čija temperatura ovisi o masi crne rupe.<ref>{{cite book|title=Modeling black hole evaporation|url=https://books.google.com/books?id=gUhZZtb6yA8C&pg=PA1|chapter=Chapter 1: Introduction|author1=Alessandro Fabbri|author2=José Navarro-Salas|isbn=1-86094-527-9|year=2005|publisher=Imperial College Press}}▼
[[datoteka:Hot metalwork.jpg|300px|mini|desno|Da iz tijela izbijaju zrake [[svjetlost]]i treba da ga ugrijemo preko 500 [[celzij|°C]].]]
▲'''Zračenje crnog tijela''' ([[Engleski jezik|eng.]] black-body radiation; također ''potpuno zračenje'', ''temperaturno zračenje'') je [[Toplinsko zračenje|
▲</ref><ref>{{cite book|title=Modern Thermodynamics. From Heat Engines to Dissipative Structures|publisher=[[John Wiley & Sons]]|isbn=0-471-97393-9|author=|last=Kondepudi|authorlink=|coauthors=Ilya Prigogine|origdate=1998.|origyear=|origmonth=|date=|chapter=|chapterurl=|editor=|url=|format=|others=|edition=|language=|pages=|location=|id=|accessdate=|quote=|first=Dilip}} {{Eng oznaka}}</ref> Pojam ''zračenje crnog tijela'' prvi je upotrijebio njemački [[fizičar]] [[Gustav Robert Kirchhoff|Gustav Kirchhoff]] [[1860.]]
{{eng oznaka}}</ref>
== Apsolutno crno tijelo ==
{{glavni|Crno tijelo}}
Da zrake [[svjetlost]]i prenose [[energija|energiju]], vidi se po tome što zagrijavaju tijela na koja padaju. Što je viša temperatura tijela, to će svaki njegov mm<sup>2</sup> emitirati veću energiju u okolni prostor. Kod toga se tijelo ohlađuje, jer gubi toplinsku energiju pretvaranjem u energiju zračenja (radijacije) koja se širi na sve strane. Drugo tijelo koje apsorbira energiju zračenja ugrije se, jer se primljena energija zračenja pretvara u [[toplina|toplinu]]. Tijelo na koje padaju zrake zračenja apsorbira onaj dio energije koji kroz to tijelo ne prolazi i koji se ne odbija (reflektira).
[[Fizikalno tijelo]] koje ne propušta nikakve zrake svjetlosti niti ih odbija (reflektira), već ih potpuno upija (apsorbira) zove se apsolutno crno tijelo. Takvo tijelo kod zagrijavanja emitira najveću količinu energije od svih ostalih tijela, pa služi za ocjenu zračenja drugih tijela. Apsolutno crnog tijela nema, ali takvo tijelo prestavljamo [[metal]]nim cilindrom koji je zatvoren sa svih strana i ima mali otvor na jednom kraju. Unutrašnjost cilindra je potpuno [[Čađa|začađena]], a toplina se proizvodi pomoću [[električna struja|električne struje]], koja prolazi kroz žicu omotanu oko cilindra. Cijeli [[aparat]] mora biti dobro [[Toplinska izolacija|toplinski izoliran]] da se toplina ne gubi [[Kondukcija topline|odvođenjem]].
Svako fizikalno tijelo koje ima izvjesnu temperaturu zrači toplinske zrake. Količina topline ovisi o kakvoći, veličini i obliku površine kao i o temperaturi tijela. Tamne hrapave površine zrače više topline nego svijetle i polirane. Tijelo površine 1 m<sup>2</sup> i [[Temperatura|apsolutne temperature]] ''T'' (u kelvinima) zrači toplinsku energiju ''Q'' (u [[vat|W]]/[[Četvorni metar|m<sup>2</sup>]]):
:<math> Q = \sigma \cdot T^{4}</math>
Toplina koju isijava 1 m<sup>2</sup> apsolutno crnog tijela u 1 [[sekunda|sekundi]] razmjerna je četvrtoj [[Potenciranje|potenciji]] apsolutne temperature. To je [[Stefan-Boltzmannov zakon]]. ''σ'' je [[Stefan–Boltzmannova konstanta]] koja iznosi:
:<math>\sigma = 5,670 400(40) \times 10^{-8}\ \textrm{W}\,\textrm{m}^{-2}\,\textrm{K}^{-4}</math>
Kod tijela koja nisu apsolutno crna zračena je toplina manja, pa se umjesto ''σ'' uzima manji faktor ''ε∙σ'', gdje je ''ε'' < 1. Slijedeća tablica daje nam neke vrijednosti za ''ε'':
{| class="wikitable"
| crno tijelo
| 1
|-
| [[opeka]]
| 0,93
|-
| bijeli [[emajl]]
| 0,90
|-
| [[Poliranje|polirani]] [[aluminij]]
| 0,05
|-
| polirani [[Bakar (element)|bakar]]
| 0,04
|}
Ispitivanjem zračenja apsolutno crnog tijela dobiva se dijagram, gdje su na osi apscisa nanesene [[valna duljina|valne duljine]] u [[Metar|mikronima]], a ordinati pripadna energija zračenja ''U''. Iz dijagrama vidimo da se povišenjem temperature maksimum energije zračenja pomiče prema kraćim valnim duljinama. To vrijedi ne samo za crno tijelo nego i za druga tijela. U to se možemo uvjeriti zagrijavanjem [[željezo|željeza]]. Kod postepenog zagrijavanja željezo će emitirati najprije nevidljive [[Infracrveno zračenje|infracrvene]], zatim crvene, pa žute zrake i konačno cijeli [[Spektar (boja)|spektar]], to jest bijelu svjetlost. Da iz tijela izbijaju zrake [[svjetlost]]i treba da ga ugrijemo preko 500 [[celzij|°C]]. Sunce i zvijezde vladaju se kao apsolutno crna tijela jer sa svoje površine emitiraju svu energiju koju primaju iz užarene unutrašnjosti. <ref> Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>
== Izvori ==
{{Izvori}}
[[Kategorija:Fizika]]
[[Kategorija:Kvantna mehanika]]
[[Kategorija:Elektromagnetsko zračenje]]
| |||