الحرارة

فإن سأل الدارس : نعلم الآن أن قانون ستيفان ـ بولتزمان خاص بالجسم الأسود وهو ، كما فهمنا ، حالة مثالية في علوم الفيزياء . فهل يصح القانون ومعادلته (15) لأي جسم كان دون استثناءات ؟

نجيب الدارس فنقول إنهم وجدوا أن علاقة التناسب مع القوة الرابعة ( ك⁴) للحرارة تظل صحيحة لأي جسم حولنا ، لكن باختلاف أساسي :

إن الطاقة الإشعاعية الصادرة عن الجسم المشع تكون أقل منها عن الجسم الأسود بنسبة عددية ثابتة تختلف باختلاف الجسم .

يسمون هذه النسبة معامل الإشعاع للجسم ( Coefficient Of Emittance ) ورمزه الحرف (e) نقرأه إيبسلون (Epsilon )وهو عدد يحقق المتباينة التالية :

معامل الإشعاع e ≤ 1 .

بهذا تؤول معادلة (15) إلى : f _ش = e s ك⁴ ..............................معادلة (16) .

إن مقارنة بين المعادلتين 15 ، 16 تبين أن e = 1 للجسم الأسود وإن e < 1 لأي جسم آخر .

مثال : سلك فلزي متوهج مساحته 10 سم² ودرجة حرارته 1500 ْ س . إذا كان معامل الانبعاث الإشعاعي e لمادة السلك 0.8 احسب الطاقة الإشعاعية التي يصدرها الجسم في الدقيقة الواحدة .

الحل : في مسائل الفيزياء نبدأ أولاً بتحويل وحدات الكميات الفيزيائية التي أُعطيت لنا في السؤال إلى وحدات تناسب القوانين المعمول بها . من ذلك أنّ :

مساحة السلك : 10 × 10^-4 م² = 1 × 10^-3 م² .

( درجة ) حرارة السلك ك = ْ س + 273 ( من معادلة (1) بعد تقريبها ) .

= 1500 + 273 = 1773 كلفن .

= 0.8

لدينا أيضاً

وأيضاً الزمن ز = 60 ثانية .

وإذن تصح هنا معادلة (16) .

الطاقة الإشعاعية الصادرة عن 1م² من الفلز وفي زمن 1 ثانية هي :

f _ش = e s ك⁴

فالطاقة الإشعاعية الصادرة الآن عن الفلز :

f _{( إشعاعية )} = f _ش × مساحة الفلز × زمن الإشعاع

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9

اكتبوا لنا ملاحظاتكم واستفساراتكم
تحرير : المدرسة العربية www.schoolarabia.net	إعداد : المدرسة العربية
	تاريخ التحديث : آذار 2008