Радиационные характеристики веществ

­Известно, что излучательная способность полированных металлических поверхностей мала при любой температуре, хотя большую роль здесь играет состояние поверхности, наличие окисных пленок и т. д. Хорошо видимая разноцветная окраска этих пленок может иметь высокую или низкую поглощательную способность для излучения, подобного солнечному. Но следует отметить, что в длинноволнов­ой области спектра, то есть при низкой температуре, и поглощательная и излучательная способности этих пленок велики. Исключительно важное значение имеют радиационные свойства стекла. Стекло прозрачно в коротковолновой, то есть видимой области спектра. Благодаря этому оно находит очень широкое применение. Для более длинных волн стекло почти непроницаемо, что, как мы увидим позже, в некоторых случаях также может оказаться полезным.

Равновесная температура. Итак, вернемся к рассмотрению тела, освещаемого солнцем. Довольно многообразны пути, посредством которых тело приобретает и теряет энергию. Чтобы нам было легче понять поведение такого тела, сначала несколько упростим наблюдаемую картину. Предположим, что интересующее нас тело представляет собой тонкую пластину, лежащую на теплоизолирующем основании. Здесь мы встречаемся с элементами так называемого плоского солнечного коллектора. Получая энергию от солнца, такое устройство вновь излучает ее, не обмениваясь излучением с окружающей средой. В данном случае мы пренебрегаем теплообменом с атмосферой через конвекцию и лучеиспускание, которые рассмотрим позже.

Обозначим интенсивность солнечного излучения через, а поглощательную способность пластины для этого вида радиации через ас. Под действием солнечного излучения пластина нагревается до тех пор, пока не достигнет равновесной температуры. Очевидно, равновесная температура тем выше, чем больше отношение, которое иногда, в частности для полированных металлов, достигает значений 2—3, но чаще оно много меньше. Однако полированные металлы вследствие их низкой поглощательной способности непригодны для изготовления коллекторов солнечного излучения. Для подобных целей обычно выбирают материалы с высокой поглощательной способностью, для которых отношение близко к 1. Мы будем называть такие материалы нейтральными поглотителями (происхождение названия станет ясно из дальнейшего изложения). Полагая 800 Вт/кв.м (типичная интенсивность солнечного излучения в тропиках в летнее время), из уравнения мы находим значение равновесной температуры, равное 343 К (70° С). Как оказалось, несмотря на приближенный характер наших оценок, эта величина действительно близка к реальной температуре черной пластины, установленной на длительное время под тропическим солнцем. ­