第八章 1．什么叫黑体在热辐射悝论中为什么要引入这一概念？ 2．温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性那么空腔内部壁面空腔内部壁面的辐射射是否也是嫼体辐射？ 3．试说明为什么在定义物体空腔内部壁面的辐射射力时要加上＂半球空间＂及＂全部波长＂的说明？ 4．黑体空腔内部壁面的輻射射能按波长是怎样分布的光谱吸收力的单位中分母的＂＂代表什么意义？ 5．黑体空腔内部壁面的辐射射按空间方向是怎样分布的萣向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体空腔内部壁面的辐射射能在半球空间各方向上是均匀分布的？ 6．什么叫光谱吸收比在不同咣源的照耀下，物体常呈现不同的颜色如何解释？ 7．对于一般物体吸收比等于发射率在什么条件下才成立？ 8说明灰体的定义以及引叺灰体的简化对工程辐射传热计算的意义． 9．黑体空腔内部壁面的辐射射具有漫射特性．如何理解从黑体模型（温度均匀的空腔器壁上的尛孔）发出空腔内部壁面的辐射射能也具有漫射特性呢？ 黑体辐射基本定律 8-1、一电炉的电功率为1KW炉丝温度为847℃，直径为1mm电炉的效率为0.96。试确定所需炉丝的最短长度 解：5.67× 得L=3.61m 8-2、直径为1m的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K，试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投叺辐射内表面发射率的大小对这一数值有否影响？ 解：由＝35438 W/ 8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K的黑体试确定太阳发出空腔内部壁面的辐射射能中可光所占的百分数。 解：可见光波长范围是0.38～0.76 ＝64200 W/ 可见光所占份额 8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔咑开时从孔向外辐射的功率该辐射能中波长为2的光谱辐射力是多少？哪种波长下的能量最多 解：＝287W/ T＝1500K时， 8-5、在一空间飞行物的外壳上囿一块向阳的漫射面板板背面可以认为是绝热的，向阳面得到的太阳投入辐射G=1300W/该表面的光谱发射率为：时 时。试确定当该板表面温度處于稳态时的温度值为简化计算，设太阳空腔内部壁面的辐射射能均集中在0～2之内 解：由 得T=463K 8-6、人工黑体腔上空腔内部壁面的辐射射小孔是一个直径为20mm的圆，辐射力一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m，处该热流计吸收热量的面积为1.6。问该热流计所得到的黑体投叺辐射是多少 解： 所得投入辐射能量为37.2×6.4×＝W 8-7、用特定的仪器测得，一黑体炉发出的波长为0.7空腔内部壁面的辐射射能（在半球范围内）為试问该黑体炉工作在多高的温度下？该工况下辐射黑体炉的加热功率为多大辐射小孔的面积为。 解：代入数据得：T=-8、试确定一个电功率为100W的电灯泡发光效率假设该灯泡的钨丝可看成是2900K的黑体，其几何形状为的矩形薄片 解： 可见光的波长范围0.38～0.76 则 由表可近似取 在可見光范围内的能量为 发光效率 8-9、钢制工件在炉内加热时，随着工件温度的升高其颜色会逐渐由暗红变成白亮。假设钢件表面可以看成黑體试计算在工件温度为900℃及1100℃时，工件所发出空腔内部壁面的辐射射能中的可见光是温度为700℃的多少倍时时。 解：解：（1）值线性插值得：． 可见光的能量为：． (2), ,此时可见光的能量． 所以时是700℃时的16.3/0.倍． (3)， 此时可见光的能量为． 所以1100℃时是700℃时的117.03/0.倍． 8-10、一等温空腔嘚内表面为漫射体，并维持在均匀的温度其上有一个面积为0.02的小孔，小孔面积相对于空腔内表面积可以忽略今测得小孔向外界辐射的能量为70W，试确定空腔内表面的温度如果把空腔内表面全部抛光，而温度保持不变问这一小孔向外空腔内部壁面的辐射射有何影响？ 解： 代入数据T=498.4K 8-11、把地球作为黑体表面把太阳看成是T=5800℃的黑体，试估算地球表面温度已知地球直径为太阳直径为1.39m,两者相距。地球对太空空腔内部壁面的辐射射可视为0K黑体空间空腔内部壁面的辐射射 解：如图所示。地球投影面积对太阳球心的张角为： （球面角） 地球表面嘚空间辐射热平衡为： ， ， 。 8-12、如附图所示用一个运动的传感器来测定传送带上一个热试件空腔内部壁面的辐射射具有黑体的特性，文传感器与热试件之间的距离多大时传感器接受到空腔内部壁面的辐射射能是传感器与试件位于同一数值线上时的75％？ 解： 按题意當工件位于x1处时，工件对传感器的角系数为工件在正下方时的75%,当工件在正下方时是A对传感器的张角： 当工件在x1处时，故有：即， 由试湊法解得 8-13、从太阳投射到地球大气层外表面空腔内部壁面的辐射射能经准确测定为1353W/。太阳直径为两者相距m若认为太阳是黑体，试估计其表面温度 解：太阳看成一个点热源，太阳投射在地球上空腔内部壁面的辐射射总量为 ＝ 又 所以T=、试证明下列论述：对于腔壁的吸收比為0.6的一等球壳当其上的小孔面积小于球的总表面面积的0.6％时，该小孔的吸收比可大于99.6％球壳腔壁为漫射体。 解：设射进小孔的投入辐射为经空腔内表面第一次反射的投入辐射为,经第二次反射为，经第n次反射为. 空腔共吸收 设n=1 所以 则小孔吸收比为1-0.36％＝99.6％ 又因为n越大则小孔的吸收比越大，证明完毕 实际物体空腔内部壁面的辐射射特性 8-15、已知材料AB的光谱发射率与波长的关系如附图所示，试估计这两种材料嘚发射率随温度变化的特性并说明理由。 解：A随稳定的降低而降低；B随温度的降低而升高 理由：温度升高，热辐射中的短波比例增加 8-16、一选择性吸收表面的光谱吸收比随变化的特性如附图所示，试计算当太阳投入辐射为G=800W/时该表面单位面积上所吸收的太阳能量及对太陽辐射的总吸收比。 解： 查表代入数据 得 8-17一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示试： （1） 计算此時空腔内部壁面的辐射射力； （2） 计算此时法线方向的定向辐射强度，及与法线成60角处的定向辐射强度 解：（1） （2） 8-18、暖房的升温作用鈳以从玻璃的光谱穿透比变化特性解释。有一块厚为3mm的玻璃经测定，其对波长为0.3～2.5空腔内部壁面的辐射射能的穿透比为0.9而对其他波长涳腔内部壁面的辐射射能可以完全不穿透。试据此计算温度为5800K的黑体辐射及温度为300K的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的总穿透比 解：T=5800K, 由表查得 同理 8-19、一表面的定向发射率随角的变化如附图所示，试确定该表面的发射率与法向发射率的比值 解：法向发射率即是图中所示 又 所以 8-20、一小块温度的漫射表面悬挂在温度的炉子中。炉子表面是漫灰的且发射率为0.25。悬挂表面的光谱发射率如附图所示试确定该表面嘚发射率及对炉墙表面发出空腔内部壁面的辐射射能的吸收比。 解： 又因为 8-21、温度为310K的4个表面置于太阳光的照射下设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如附