Crno tijelo – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
Nema sažetka izmjene |
m robot kozmetičke promjene |
||
Red 1:
[[Datoteka:Black body.svg|mini|desno|300px|Kako temperatura pada, vršna vrijednost intenziteta zračenja je manja i pomiče se prema većim valnim duljinama. Crna krivulja prikazuje model klasične fizike, Rayleigh and Jeans model ili “ultraljubičasta katastrofa”]]
[[Datoteka:PlanckianLocus.png|mini|desno|300px|Boja
[[Datoteka:Crno_tijelo.gif|mini|desno|300px|Crno tijelo]]
[[Datoteka:Pahoehoe toe.jpg|mini|desno|300px|Temperatura [[Lava|lave]] može biti procjenjena prema boji. Ovdje na slici temperatura lave je od 1 000
[[Datoteka:WMAP 2010.png|mini|desno|300px|Raspodjela [[Kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje|kozmičkog mikrovalnog pozadinskog zračenja]], mjerena Wilkinsovom mikrovalnom anizotropnom sondom, odgovara temperaturi od 2,725 K i vršnoj vrijednosti od 16,2 GHz.]]
{| class="bordered infobox" style="width:22em"
| style="text-align:left;"|[[
|-
| style="text-align:left;"|[[
|-
|<small>Glavnina ljudskog elektromagnetskog zračenja je u području infracrvenog zračenja. Neki su materijali prozirni za infracrveno zračenje, ali neprozirni za vidljivu svjetlost, kao plastična crna vrećica. Neki su materijali prozirni za vidljivu svjetlost, ali neprozirni i odbijaju infracrveno zračenje, kao staklo na naočalama.</small>
Red 45:
Pojam idealno crno tijelo je uveo [[Gustav Robert Kirchhoff|Gustav Kirchhoff]] 1860.
== Objašnjenje ==
Svako tijelo ili [[materija]], emitira elektromagnetsko zračenje kada je temperatura iznad apsolutne nule. Zračenje prestavlja pretvorbu [[Toplina|toplinske energije]] tijela u elektromagnetsku energiju, i zato se zove [[toplinsko zračenje]].
Red 63:
Idealno crno tijelo će emitirati zračenje na svim [[frekvencija]]ma, ali one teže nuli kod visokih frekvencija. Tako na primjer, kod sobne temperature, na jedan kvadratni metar, idealno crno tijelo na sobnoj temperature (310 K), će emitirati foton u vidljivom dijelu [[spektar|spektra]] (390 – 750 nm), u prosjeku svake 41 sekunde, što za praktičnu primjenu znači da nema emisije vidljive [[svjetlost]]i.
== Imitatori crnog tijela ==
Idealno crno tijelo ima stupanj emisije e = 1. U praksi, to se smatra objekt koji može postići više ili jednako e = 0,99. Ispod toga se smatra ''sivo tijelo''.<ref> Electro Optical Industries, Inc. (2008)[http://www.electro-optical.com/eoi_page.asp?h=What%20is%20a%20Blackbody%20and%20Infrared%20Radiation?] ''What is a Blackbody and Infrared Radiation?''</ref>
Primjer skoro idealnog crnog tijela je ''super crno tijelo'', stvoreno legurom [[nikal|nikla]] i [[fosfor]]a. 2009. Tim japanskih znanstvenika je napravio materijal još bliži svojstvima idealnog crnog tijela, jednu vrstu ugljičnih [[Nanotehnologija|nanocjevčica]], koje upijaju 98 do 99% ulazne svjetlosti, u području spektra od ultraljubičastih zraka do daleko infracrvenih zraka.<ref>[http://www.newscientist.com/article/dn3356-mini-craters-key-to-blackest-ever-black.html] "Mini craters key to 'blackest ever black'", 2003., New Scientist</ref><ref>K. Mizuno: "A black body absorber from vertically aligned single-walled carbon nanotubes", Roceedings of the National Academy of Sciences, 2009.</ref>
== Jednadžbe idealnog crnog tijela ==
=== Planckov zakon ===
{{glavni|Planckov zakon}}
Red 76:
gdje je ''I(ν,T)'' - intenzitet zračenja, ili energija po jedinici vremena , po jedinici površine, s koje se emitira zračenje, po [[steradijan|jedinici prostornog kuta]], po jedinici frekvencije ili valne duljine, idealno crnog tijela, pri termodinamičkoj temperaturi T, ''h'' - [[Planckova konstanta]], ''c'' – [[brzina svjetlosti]] u vakuumu, ''k'' - [[Boltzmannova konstanta]], ''ν'' – [[frekvencija]] elektromagnetskog zracenja, T - [[temperatura|termodinamička temperature]] u [[Kelvin]]ima.
=== Wienov zakon pomjeraja ===
{{glavni|Wienov zakon pomaka}}
Wienov zakon pomaka tvrdi da je rapored valnih duljina, kod toplinskog zračenja idealnog crnog tijela, vrlo sličnog oblika za sve temperature, osim što se vršna vrijednost pomiče sa povećanjem temperature, prema manjim valnim duljinama i ima veću vrijednost. Wienov zakon pomaka proizlazi iz Planckova zakona i tvrdi da je vršna vrijednost valne duljine
:<math>\lambda_\mathrm{max} = \frac{b}{T}</math>
gdje je
=== Stefan-Boltzmannov zakon ===
{{glavni|Stefan-Boltzmannov zakon}}
Stefan-Boltzmannov zakon tvrdi da je ukupna količina energije j*, koje idealno crno tijelo zrači, po jedinici površine i u nekoj jedinici vremena, direktno proporcionalna sa četvtom potencijom termodinamičke temperature T:
Red 92:
gdje je ''σ'' - konstanta proporcionalnosti ili [[Stefan–Boltzmannova konstanta]], koja je dobiva iz ostalih prirodnih konstanti.
== Emisija zračenja ljudskog tijela ==
Kao i sva materija, tako i ljudsko tijelo zrači elektromagnetsko zračenje, ali uglavnom u području [[infracrveno zračenje|infracrvenog zračenja]]. Neto zračenje je razlika između emitirane snage i upijene snage:
Red 101:
:<math>P_{\rm net}=A\sigma \epsilon \left( T^4 - T_{0}^4 \right).</math>
Ukupna površina odrasle osobe je oko 2 m<sup>2</sup>, i u području srednje i daleko infracrvene emisije kože i odjeće, koeficijent emisije otprilike je sličan, kao i za sve nemetalne površine. Temperatura kože je oko 33
:<math>P_{\rm net} = 100 \ \mathrm{W}.</math>
Ukupna energija koju zrači čovjek u jednom danu je oko 9 M[[Džul|J]] ili oko 2 000 [[Kalorija|kcal]], koju čovjek mora nadoknaditi [[Hrana|hranom]]. Postoje i drugi oblici provođenja topline, kao što je [[
Primjenom Wienovog zakona pomaka na ljudsko tijelo, dobijemo vršnu vrijednost zračenja od:
| |||