
【化】 gray body
在熱力學與輻射傳熱領域,"灰體"(grey body)指一種理想化的輻射體模型,其核心特性如下:
灰體指在所有波長範圍内具有恒定發射率的物體。其輻射特性介于黑體(black body)與白體(white body)之間:
$$ E = epsilon sigma T $$
其中σ為斯蒂芬-玻爾茲曼常數(5.67×10⁻⁸ W/m²·K⁴)
與真實物體不同,灰體的光譜輻射率不隨波長變化,此特性簡化了工程傳熱計算。
根據基爾霍夫輻射定律,在熱平衡狀态下滿足:
$$ alpha_lambda = epsilon_lambda $$
這一特性使灰體成為輻射換熱分析的理想模型。
輻射體類型 | 發射率(ε) | 波長依賴性 |
---|---|---|
黑體 (Black body) | 1 | 無 |
灰體 (Grey body) | 0<ε<1 | 無 |
選擇性輻射體 | 0<ε<1 | 有 |
權威參考來源:
灰體是熱輻射分析中的一個理想化概念,其核心特征是光譜吸收比與波長無關。以下是詳細解釋:
定義與基本特性
灰體指在任何溫度下,其單色吸收率(或發射率)在所有波長範圍内保持恒定的物體。其輻射光譜曲線與同溫度黑體相似,但輻射強度按固定比例降低,該比例稱為發射率(ε),且滿足0 < ε < 1。數學表達式為:
$$
epsilon = frac{E{lambda, text{灰體}}}{E{lambda, text{黑體}}} = text{常數}
$$
其中,(E_{lambda})表示單色輻射力。
與黑體的區别
實際應用中的近似處理
自然界不存在嚴格意義上的灰體,但大多數工程材料(如金屬、建材等)在紅外波段的熱輻射特性接近灰體假設,誤差通常在可接受範圍内。例如,工業傳熱計算中将材料視為灰體,可簡化輻射換熱分析。
其他特性
灰體是熱力學中的簡化模型,用于描述實際物體在特定波長範圍内的輻射行為,尤其在工程傳熱計算中具有重要實用價值。
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