此即Kirchhoff定律的表达式之一。该式说明，在热力学平衡状态下，物体的吸收率等与它的发射率。但该式具有如下限制：整个系统处于热平衡状态；如物体的吸收率和发射率与温度有关，则二者只有处于同一温度下的值才能相等；投射辐射源必须是同温度下的黑体。为了将Kirchhoff定律推向实际的工程应用，人们考察、推导了多种适用条件，形成了该定律不同层次上的表达式，见表6-2。第31页，共47页，星期日，2025年，2月5日层次数学表达式成立条件光谱，定向光谱，半球全波段，半球无条件，?为天顶角漫射表面与黑体处于热平衡或对漫灰表面表6-2Kirchhoff定律的不同表达式注：漫射表面：指发射或反射的定向辐射强度与空间方向无关，即符合Lambert定律的物体表面；灰体：指光谱吸收比与波长无关的物体，其发射和吸收辐射与黑体在形式上完全一样，只是减小了一个相同的比例。第32页，共47页，星期日，2025年，2月5日§6-5角系数的定义、性质及计算前面讲过，热辐射的发射和吸收均具有空间方向特性，因此，表面间的辐射换热与表面几何形状、大小和各表面的相对位置等几个因素均有关系，这种因素常用角系数来考虑。1.角系数的定义在介绍角系数概念前，要先温习两个概念投入辐射：单位时间内投射到单位面积上的总辐射能，记为G。第33页，共47页，星期日，2025年，2月5日第1页，共47页，星期日，2025年，2月5日电磁辐射波谱图6-1第2页，共47页，星期日，2025年，2月5日当热辐射投射到物体表面上时，一般会发生三种现象，即吸收、反射和穿透，如图6.5-2所示。3.物体对热辐射的吸收、反射和穿透图6.2物体对热辐射的吸收反射和穿透第3页，共47页，星期日，2025年，2月5日对于大多数的固体和液体：对于不含颗粒的气体：对于黑体：镜体或白体：透明体：反射又分镜反射和漫反射两种图6-3镜反射图6-4漫反射第4页，共47页，星期日，2025年，2月5日1.黑体概念黑体：是指能吸收投射到其面上的所有热辐射能的物体，是一种科学假想的物体，现实生活中是不存在的。但却可以人工制造出近似的人工黑体。图6-5黑体模型§6-2黑体辐射的基本定律第5页，共47页，星期日，2025年，2月5日辐射力E：单位时间内，物体的单位表面积向半球空间发射的所有波长的能量总和。(W/m2)；光谱辐射力Eλ：单位时间内，单位波长范围内(包含某一给定波长)，物体的单位表面积向半球空间发射的能量。(W/m3)；2.热辐射能量的表示方法E、Eλ关系:显然，E和Eλ之间具有如下关系：黑体一般采用下标b表示，如黑体的辐射力为Eb，黑体的光谱辐射力为Ebλ第6页，共47页，星期日，2025年，2月5日3.黑体辐射的三个基本定律及相关性质式中，λ—波长，m；T—黑体温度，K；c1—第一辐射常数，3.742×10-16W?m2；c2—第二辐射常数，1.4388×10-2m?K；(1)Planck定律(第一个定律)：图6-6是根据上式描绘的黑体光谱辐射力随波长和温度的依变关系。λm与T的关系由Wien位移定律给出，图6-6Planck定律的图示第7页，共47页，星期日，2025年，2月5日*如不是黑体，则不完全遵守这个定律，但其变化方向是相同的，例如金属：当T500oC时，没有可见光，颜色不变；T增大，其颜色分别为暗红、鲜红、桔黄和白色(色温现象)。用于判断被加热物体的温度。例题6-1试分别计算温度为2000K和5800K的黑体的最大单色辐射力所对应的波长。解：应用Wien位移定律T=2000K时?max=2.8976?10-3/2000=1.45?mT=5800K时?max=2.8976?10-3/5800=0.50?m常见物体最大辐射力对应的波长在红外线区太阳辐射最大辐射力对应的波长在可见光区第8页，共47页，星期日，2025年，2月5日(2)Stefan-Boltzmann定律(第二个定律)：式中，σ=5.66×10-8w/(m2?K4)，是Stefan-Boltzmann常数。(3)黑体辐射函数黑体在波长λ1和λ2区段内所发射的辐射力，如图6-7所示：图6-7特定波长区段内的黑体辐射