PDF《第二章 大气的热能和温度》

2009-4-30

第二章 大气的热能和温度

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第二章 大气的热能和温度 2009-4-30

第二章 大气的热能和温度

2 本章主要内容: p 地球表层系统的能量来源及其传输、转换 p 空气的增温和冷却 p 气温的时间变化和空间分布 基础知识 p 热力学的知识 2009-4-30

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3 §2.

1 有关辐射的基本知识

一、基本概念

1、辐射、辐射能 自然界中的一切物体,都以电磁波的形式时 刻不停地向四周放射能量,这种传播能量的方式 称为辐射. 通过辐射传播的能量,称为辐射能,简称辐 射. 2009-4-30

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4 有关辐射的基本概念 p 电磁波是由不同波长的波组成的合成波. 它的波长范围从10E-10微米(1微米=10E-4 厘米)的宇宙线到波长达几公里的无线电波. γ射线、X射线、紫外线、可见光、红外 线,超短波和长波无线电波都属于电磁波 的范围. 2009-4-30

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5 有关辐射的基本概念

2、辐射通量 单位时间内通过某一表面积的辐射能. 单位:焦耳/秒(J/s),瓦特(W) 太阳表面的辐射通量为:3.86*1026 W

3、辐射通量密度 单位时间内通过单位面积的辐射能. 单位:W/m2 太阳表面的辐射通量密度为:6.34*107 W/m2 辐射能力(或放射能力) 物体放射的辐射通量密度

4、辐射强度 定义 与辐射通量密度的关系 AB BC ES IS = 太阳辐射强度与辐射通量密度的关系: A B C q cos / E I = BC AB S S E I = 2009-4-30

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5、物体对辐射的吸收、反射和透射 d r a Q Q Q Q + + =

0 有关辐射的基本概念

1 0

0 0 = + + Q Q Q Q Q Q d r a

1 = + + d a r 2009-4-30

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7 §2.1 有关辐射的基本知识

二、基本定律 p 所有物体不论其温度如何,都向外放射辐射能. p 温度较高的物体单位面积放射的总能量,要比温度低的物 体放射多. p 物体温度愈高,其放射的最大辐射的波长愈短;

反之,物 体的温度愈低,其放射的最大辐射波长愈长. p 辐射能力强的物体,其吸收辐射的能力也强;

反之,辐射 能力弱的物体,吸收能力也弱.黑体吸收能力最强,放射 能力也最强. 太阳 2009-4-30

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1、斯蒂芬-玻尔兹曼定律 p 黑体放射能力与波长的关系

4 T E s =

4 2

8 10

68 .

5 - - ? = K Wm s ――斯蒂芬-玻尔兹曼常数 p 表达式 p 应用 维恩 2009-4-30

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9 斯蒂芬-玻尔兹曼定律 例: p 已知太阳的放射能力( 6.34*107W/m2 ),求太阳 表面的有效温度. p 已知太阳的放射能力,求地球的有效温度. 地球的有效温度――地球的放射能力 地球的放射能力――? 2009-4-30

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2、维恩位移定律 p 黑体的放射波长与温度的关系 p 表达式 C T = max l p 举例 2009-4-30

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3、基尔荷夫定律 1)内容 一定温度(T)、任何物体、一定波长、放 射能力、吸收率 2)证明 2009-4-30

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3、基尔荷夫定律 3)推论 p 对于某一物体而言,如果在温度T时,能放射某一波长的辐射,那么,在 同温度下也必定能吸收同一波长的辐射. p 对于不同性质的物体而言,放射能力较强的物体,其吸收能力也较强,放 射能力较弱的物体,其吸收能力也较弱. p 同一系统内的不同性质的物体达到平衡后,各物体的放射能力与吸收率的 比值相等,与物体的性质无关. p 比辐射率;