什么是黑體輻射，它是如何計(jì)算的？

1. 什么是黑體？

黑體是一個(gè)輻射吸收體。無(wú)論入射輻射的波長(zhǎng)如何，黑體表面都不會(huì)反射熱輻射。黑體還會(huì)在任何給定溫度下發(fā)出最大可能的能量。

只有少數(shù)物質(zhì)，如炭黑，接近黑體的特性。大多數(shù)表面，即使是許多看起來(lái)是黑色的表面，也不是熱輻射的完好吸收體或發(fā)射體。

2. 黑體發(fā)射的輻射量有多少？

黑體表面發(fā)射的能量隨波長(zhǎng)變化。當(dāng)黑體溫度升高時(shí)，在較短波長(zhǎng)處發(fā)射的能量增多。大約在600°C以上，表面會(huì)在可見(jiàn)光波段（0.38-0.76 µm）內(nèi)發(fā)射足夠的能量，使其表面呈現(xiàn)紅色。普朗克于1900年從量子原子理論中推導(dǎo)出了能量發(fā)射與波長(zhǎng)之間的關(guān)系。黑體表面的單色[輻射功率]（Eb,l）在溫度T（開(kāi)爾文溫度）下的表達(dá)式為：

黑體的[光譜輻射]在圖1中對(duì)于兩種溫度進(jìn)行了繪制。對(duì)于溫度在500°C到1500°C之間的物體，超過(guò)98%的輻射能量落在工業(yè)上有用的近紅外波段（0.76-25 µm）內(nèi)。與峰值輻射通量對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與溫度T（開(kāi)爾文溫度）成反比，且由維恩位移定律給出：

3. 斯特凡-玻爾茲曼方程

將普朗克方程在所有波長(zhǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行積分，得到了著名的斯特凡-玻爾茲曼方程，用于描述黑體表面[總輻射]交換的能量：

4. 一個(gè)例子 

爐壁的外表面溫度為120°C。假設(shè)其近似為黑體，計(jì)算其熱損失速率。首先要注意將溫度轉(zhuǎn)換為開(kāi)爾文溫度（T(K) = T(°C) + 273.0）。

使用斯特凡-玻爾茲曼方程計(jì)算輻射功率：

Eb = 5.6687×10-8 x (120+273)4 = 1352W/m2

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