
【化】 gray body
在热力学与辐射传热领域,"灰体"(grey body)指一种理想化的辐射体模型,其核心特性如下:
灰体指在所有波长范围内具有恒定发射率的物体。其辐射特性介于黑体(black body)与白体(white body)之间:
$$ E = epsilon sigma T $$
其中σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数(5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴)
与真实物体不同,灰体的光谱辐射率不随波长变化,此特性简化了工程传热计算。
根据基尔霍夫辐射定律,在热平衡状态下满足:
$$ alpha_lambda = epsilon_lambda $$
这一特性使灰体成为辐射换热分析的理想模型。
辐射体类型 | 发射率(ε) | 波长依赖性 |
---|---|---|
黑体 (Black body) | 1 | 无 |
灰体 (Grey body) | 0<ε<1 | 无 |
选择性辐射体 | 0<ε<1 | 有 |
权威参考来源:
灰体是热辐射分析中的一个理想化概念,其核心特征是光谱吸收比与波长无关。以下是详细解释:
定义与基本特性
灰体指在任何温度下,其单色吸收率(或发射率)在所有波长范围内保持恒定的物体。其辐射光谱曲线与同温度黑体相似,但辐射强度按固定比例降低,该比例称为发射率(ε),且满足0 < ε < 1。数学表达式为:
$$
epsilon = frac{E{lambda, text{灰体}}}{E{lambda, text{黑体}}} = text{常数}
$$
其中,(E_{lambda})表示单色辐射力。
与黑体的区别
实际应用中的近似处理
自然界不存在严格意义上的灰体,但大多数工程材料(如金属、建材等)在红外波段的热辐射特性接近灰体假设,误差通常在可接受范围内。例如,工业传热计算中将材料视为灰体,可简化辐射换热分析。
其他特性
灰体是热力学中的简化模型,用于描述实际物体在特定波长范围内的辐射行为,尤其在工程传热计算中具有重要实用价值。
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