Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Закон Кирхгофа для излучения — фундаментальный принцип теории теплового излучения, согласно которому отношение спектральной излучательной способности тела к его спектральной поглощательной способности не зависит от природы материала и равно спектральной излучательной способности абсолютно чёрного тела при той же температуре. Закон Кирхгофа для излучения сформулирован немецким физиком Густавом Робертом Кирхгофом в 1859 году и стал основой современной радиационной теплопередачи и пирометрии.
Закон устанавливает универсальную связь между двумя характеристиками поверхности — способностью излучать и способностью поглощать тепловую энергию. Тело, которое хорошо поглощает излучение, столь же хорошо его и испускает.
В спектральной форме закон Кирхгофа для излучения записывается через отношение спектральной плотности энергетической светимости rλ,T к спектральной поглощательной способности αλ,T.
rλ,T / αλ,T = rλ,T0 = f(λ, T)
где rλ,T — спектральная излучательная способность тела; αλ,T — спектральная поглощательная способность; rλ,T0 — функция Кирхгофа, равная излучательной способности чёрного тела (определяется формулой Планка).
Из закона следует, что для любого тела при термодинамическом равновесии излучательная способность пропорциональна поглощательной с одним и тем же коэффициентом — функцией универсальной для всех тел при заданной температуре и длине волны.
Закон выводится из условия термодинамического равновесия тел в замкнутой полости. Если бы излучательная и поглощательная способности не были связаны, между телами возник бы поток энергии без разности температур, что нарушило бы второе начало термодинамики.
Для серых тел (тел с постоянной по спектру поглощательной способностью) закон Кирхгофа сводится к равенству интегральных характеристик.
ε(T) = α(T)
где ε — степень черноты (интегральная излучательная способность относительно чёрного тела); α — интегральная поглощательная способность.
Закон Кирхгофа для излучения справедлив только при термодинамическом равновесии. Для неравновесных условий, например при облучении тела солнечным светом, ε и α могут существенно различаться: коэффициенты определяются для разных температурных спектров.
Для расчётов лучистого теплообмена тела классифицируют по характеру спектра поглощения и излучения.
Закон лежит в основе всех инженерных расчётов радиационного теплообмена и бесконтактных методов измерения температуры.
Бесконтактные пирометры измеряют энергетическую яркость поверхности и вычисляют температуру по закону Планка. Закон Кирхгофа позволяет учесть, что реальное тело излучает в ε раз меньше чёрного, и ввести поправку на степень черноты в показания прибора.
Терморегулирование космических аппаратов основано на подборе покрытий с заданным отношением αS/ε, где αS — поглощательная способность в спектре Солнца, ε — степень черноты в инфракрасной области. Селективные покрытия отступают от закона Кирхгофа в равновесном смысле, так как работают в существенно неравновесных условиях.
На принципе закона построен ряд измерительных и нагревательных устройств.
Закон Кирхгофа для излучения — универсальное соотношение, связывающее излучательную и поглощательную способности тел при термодинамическом равновесии. Закон Кирхгофа для излучения позволяет ввести понятие степени черноты, проводить инженерные расчёты лучистого теплообмена в печах и теплообменниках, корректно интерпретировать показания пирометров и тепловизоров, проектировать теплоизоляцию и системы терморегулирования.
Статья носит ознакомительный характер. Автор не несёт ответственности за решения, принятые на основе изложенной информации. Для проектных расчётов используйте действующие нормативные документы, справочники и техническую документацию производителей оборудования.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.