Лучеиспускание газов

Излучение газов существенно отличается от излучения твердых тел. Одноатомные газы (Не, Аr и др.), а также многие двухатомные газы (Н₂, О₂, N₂ и др.) прозрачны для тепловых лучей, т.е. диатермичны. Вместе с тем, ряд имеющих важное техническое значение многоатомных газов и паров (СО₂, SО₂, NH₃, Н₂О и др.) могут поглощать лучистую энергию в определенных интервалах длин волн. В соответствии с законом Кирхгофа, эти газы обладают излучательной способностью в тех же интервалах длин волн. Кроме того, в отличие от твердых тел, газы излучают не с поверхности, а из объема слоя газа. При излучении двух газов в одной и той же полосе спектра излучение одного из газов частично поглощается другим.

Энергия, излучаемая газом, для каждой из полос спектра определяется как

где l - толщина слоя газа;

р - парциальное давление газа или его концентрация; Тг - абсолютная температура газа.

Общая лучеиспускательная способность газов (суммарная для всех полос спектра) не пропорциональна 4-й степени его абсолютной температуры, как в случае твердых тел. Так, для паров воды Е ~ Т³, для СО₂ Е ~ Т^3,5 и т.д. Однако в технических расчетах принимают, что газы следуют закону Стефана- Больцмана (отклонение учитывают величиной степени черноты газа (г)). Тогда

где f(l,p,T_Г )- отношение общего количества энергии, излучаемой

газом, к той же величине для абсолютно черного тела при той же температуре газа.

Значение для различных газов в виде графиков зависимости от температуры Т_г и параметры р, l приводятся в справочной и специальной литературе.

Уравнение (4.24) получено для излучения газов в пустоте при температуре ОК. В действительности газ окружен поверхностью твердого тела - оболочкой, обладающей собственным излучением, некоторая доля которого поглощается излучаемым газом. Для вычисления в этом случае используются приближенные уравнения, которые приводятся в специальной литературе.