Trasmissione del calore - irraggiamento

1.3 Irraggiamento

• Energia raggiante
• Caratteristiche dell'energia raggiante
• Principio di Kirchhoff
• Corpo nero
• Leggi di Planck - Stefan-Bolzmann e di Wien
• Corpi grigi
• Trasmissione di calore per irraggiamento tra 2 corpi
• Fattore di forma
• Trasmissione: quando la potenza raggiante da essi emessa incide per intero sui corpi stessi
• Scambi di radiazione
• Coefficienti di irraggiamento
• Approssimazione lineare
• Effetto serra

Energia raggiante

Si ha trasmissione del calore per irraggiamento ogni volta che 2 corpi aventi temperatura diversa si trovano in presenza l'uno dell'altro separati da un mezzo che sia trasparente alle radiazioni.

Ciascuno dei corpi emette energia raggiante e ne riceve dagli altri, assorbendo almeno in parte l'energia ricevuta.

Nel caso in cui all'interno del corpo assorbitore liquido o solido, la variazione del comportamento di tali corpi sia in funzione della emissione dell'energia stessa.

Nello spazio atmosferico viene emesso uno spettro di righe costituito da un numero discreto di lunghezze d'onda.

Nei corpi conduc... il liquido e solido viene emesso uno spettro di tipo continuo.

Anticipiamo 2 tipi di modelli di eccitazione:

• Eccitazione per temperatura: Le caratteristiche dell'irraggiamento dipendono solo dalla natura del corpo emitt.... e dalla sua temperatura.
• Eccitazione per luminescenza: Assumono importanza le periodiche forme di energia eccitabile.

Nella trasmissione del calore si interessano solo corpi conducenti che permettono energia raggiante per irraggiamento.

1.3 Irraggiamento

• Energia raggiante
• Grandezze caratteristiche dell'energia raggiante
• Principio di Kirchoff
• Corpo nero
• Leggi di Planck, Stefan-Boltzmann e di Wien
• Corpi grigi
• Trasmissione d'energia per irraggiamento tra 2 corpi
• Fattore di forma
• Trasmissione: quando la potenza raggiante da essi emessa incide per intero sui corpi stessi
• Schema di radiazione
• Coefficiente di irraggiamento
• Approssimazione lineare
• Effetto serra

Energia raggiante

Si ha trasmissione del calore per irraggiamento ogni volta che 2 corpi aventi temperature diverse si trovano in presenza l'uno dell'altro, separati da un mezzo che permette il trasporto alle radiazioni.

Ciascuno dei corpi emette energia raggiante e ne riceve dagli altri, assorbendo almeno in parte l'energia ricevuta.

Nei casi in cui intorno al corpo assorbente liquido o solido, la variazione di comportamento di tali corpi nelle capacità dell'emissione di energia è meno.

Nello stato aeriforme viene emesso uno spettro di righe costituito da un numero discreto di lunghezze d'onda.

Nei corpi conduttori liquido e solido viene emesso uno spettro di tipo continuo.

Anticipiamo 2 tipi di modelli di eccitazione:

• Eccitazione per temperatura: Le caratteristiche dell'irraggiamento dipendono solo dalla volumetria del corpo emittente e dalla sua temperatura.
• Eccitazione per luminescenza: Assumono importante le periodicità proprie dell'energia eccitativa.

Nella trasmissione del calore si interessano solo i corpi conduttori che permettono energia raggiante per irradiazione.

Grandezze caratteristiche dell'energia raggiante

Per descrivere sufficientemente in modo completo una sorgente di energia raggiante occorre conoscere:

1. Emittanza globale J energia raggiante emessa per unità di tempo dalla unità di area di un corpo. Ha la dimensione di una potenza per unità di area [Watt/m² o Watt/cm²]?
2. Emittanza monocromatica E descrive la distribuzione della potenza raggiante emessa fra le varie lunghezze d'onda. È il rapporto fra la parte dJ dell'emittanza globale emessa nell'intervallo di lunghezze d'onda comprese fra λ e λ+dλ e l'ampiezza dλ dell'intervallo. È funzione della lunghezza d'onda, natura del corpo emittente e della sua temperatura. E = f(λ,T) viene presentata con il diagramma di emissione.

Tra J ed E esiste la relazione J = ∫₀^∞Edλ

Il valore di J si può avere sottraendo il diagramma di emissione.

3. Emittanza globale angolare J_ω = J_ω è il rapporto fra la potenza raggiante emessa dall'unità di area entro un angolo dΩ e l'angolo dΩ stesso J =∫₀^2π j_ω cosθ dΩ
4. Emittanza monocromatica angolare E_ω = E_ω è il rapporto fra la potenza raggiante emessa dall'unità di area in un intervallo dλ e un angolo solido dΩ e l'angolo stesso.

La distribuzione della radiazione nello spazio segue la legge del coseno l'emittanza angolare j₀ è data dalla definizione rispetto alla normale alla superficie emittente ed è legata alla j in direzione x-θ come