SI સિસ્ટમમાં ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાનું પરિમાણ. થર્મલ રેડિયેશનની લાક્ષણિકતાઓ

શરીરનું થર્મલ રેડિયેશન એ આંતરિક ભાગમાંથી ઉદ્ભવતા ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન છે શરીર ઊર્જા, જે તેના કણોની થર્મલ હિલચાલ સાથે સંકળાયેલ છે.

તાપમાને ગરમ થતા શરીરના થર્મલ રેડિયેશનની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ ટીછે:

1. ઉર્જા તેજઆર (ટી ) -સમગ્ર તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં, શરીરની એકમ સપાટીથી એકમ સમય દીઠ ઉત્સર્જિત ઊર્જાનો જથ્થો.તાપમાન, પ્રકૃતિ અને સપાટીની સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે વિકિરણ શરીર. એસઆઈ સિસ્ટમમાં આર ( ટી ) એક પરિમાણ [W/m2] ધરાવે છે.

2. ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતાઆર (  ,ટી) =dW/ ડી - એકમ તરંગલંબાઇ અંતરાલમાં એકમ સમય દીઠ શરીરની એકમ સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જાનો જથ્થો (પ્રશ્ન હેઠળની તરંગલંબાઇની નજીક ). તે. આ જથ્થો સંખ્યાત્મક રીતે ઊર્જા ગુણોત્તર સમાન છે dW, થી તરંગલંબાઇની સાંકડી શ્રેણીમાં એકમ સમય દીઠ એકમ વિસ્તારમાંથી ઉત્સર્જિત  થી  +d , આ અંતરાલની પહોળાઈ સુધી. તે શરીરના તાપમાન, તરંગલંબાઇ અને ઉત્સર્જિત શરીરની સપાટીની પ્રકૃતિ અને સ્થિતિ પર આધારિત છે. એસઆઈ સિસ્ટમમાં આર( , ટી) એક પરિમાણ [W/m 3] ધરાવે છે.

ઊર્જાસભર તેજ આર(ટી) ઊર્જાસભર તેજની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા સાથે સંબંધિત આર( , ટી) નીચે મુજબ:

(1) [W/m2]

3. બધા શરીર માત્ર ઉત્સર્જન કરતા નથી, પરંતુ તેમની સપાટી પર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ઘટનાને પણ શોષી લે છે. ચોક્કસ તરંગલંબાઇના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોના સંબંધમાં શરીરની શોષણ ક્ષમતા નક્કી કરવા માટે, ખ્યાલ રજૂ કરવામાં આવે છે. મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંક-ઘટના મોનોક્રોમેટિક તરંગની ઊર્જાની તીવ્રતા સાથે શરીરની સપાટી દ્વારા શોષાયેલી મોનોક્રોમેટિક તરંગની ઊર્જાની તીવ્રતાનો ગુણોત્તર:

મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંક એ પરિમાણહીન જથ્થો છે જે તાપમાન અને તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખે છે. તે દર્શાવે છે કે ઘટના મોનોક્રોમેટિક તરંગની ઊર્જાનો કેટલો ભાગ શરીરની સપાટી દ્વારા શોષાય છે. મૂલ્ય  ( , ટી) 0 થી 1 ની કિંમતો લઈ શકે છે.

adiabatically માં રેડિયેશન બંધ સિસ્ટમ(બાહ્ય વાતાવરણ સાથે ગરમીનું વિનિમય ન કરવું) ને સંતુલન કહેવાય છે. જો તમે પોલાણની દિવાલમાં એક નાનો છિદ્ર બનાવો છો, તો સંતુલન સ્થિતિ થોડી બદલાઈ જશે અને પોલાણમાંથી નીકળતા કિરણોત્સર્ગ સંતુલન કિરણોત્સર્ગને અનુરૂપ હશે.

જો બીમને આવા છિદ્રમાં નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, તો પછી પોલાણની દિવાલો પર પુનરાવર્તિત પ્રતિબિંબ અને શોષણ પછી, તે પાછા બહાર આવી શકશે નહીં. આનો અર્થ એ છે કે આવા છિદ્ર માટે શોષણ ગુણાંક ( , ટી) = 1.

નાના છિદ્ર સાથે માનવામાં આવતી બંધ પોલાણ એક મોડેલ તરીકે સેવા આપે છે એકદમ કાળું શરીર.

એકદમ કાળું શરીરએક એવું શરીર છે જે તેના પરની તમામ કિરણોત્સર્ગ ઘટનાઓને શોષી લે છે, ઘટના કિરણોત્સર્ગની દિશા, તેની સ્પેક્ટ્રલ રચના અને ધ્રુવીકરણ (કંઈપણ પ્રતિબિંબિત અથવા પ્રસારિત કર્યા વિના).

સંપૂર્ણપણે કાળા શરીર માટે, સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટી એ તરંગલંબાઇ અને તાપમાનનું સાર્વત્રિક કાર્ય છે. f( , ટી) અને તેના સ્વભાવ પર નિર્ભર નથી.

પ્રકૃતિમાંના તમામ પદાર્થો તેમની સપાટી પર આંશિક રીતે કિરણોત્સર્ગની ઘટનાને પ્રતિબિંબિત કરે છે અને તેથી તેમને સંપૂર્ણ કાળા પદાર્થો તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવતાં નથી. જો શરીરના મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંક માટે સમાન હોય બધી તરંગલંબાઇ અને ઓછીએકમો(( , ટી) = Т =const<1),પછી આવા શરીર કહેવાય છે રાખોડી. ગ્રે બોડીનું મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંક ફક્ત શરીરના તાપમાન, તેની પ્રકૃતિ અને તેની સપાટીની સ્થિતિ પર આધારિત છે.

કિર્ચહોફે બતાવ્યું કે તમામ સંસ્થાઓ માટે, તેમની પ્રકૃતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ઉર્જા તેજસ્વીતાના વર્ણપટની ઘનતા અને મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંકનો ગુણોત્તર તરંગલંબાઇ અને તાપમાનનું સમાન સાર્વત્રિક કાર્ય છે. f( , ટી) , તરીકે સ્પેક્ટ્રલ ઘનતાકાળા શરીરની ઊર્જાસભર તેજ :

સમીકરણ (3) કિર્ચહોફના કાયદાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.

કિર્ચહોફનો કાયદોઆ રીતે ઘડી શકાય છે: થર્મોડાયનેમિક સંતુલનમાં હોય તેવા સિસ્ટમના તમામ શરીર માટે, ઊર્જા તેજસ્વીતાના સ્પેક્ટ્રલ ઘનતાના ગુણાંક સાથે ગુણોત્તર મોનોક્રોમેટિક શોષણ શરીરની પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી, તરંગલંબાઇ પર આધાર રાખીને, તમામ સંસ્થાઓ માટે સમાન કાર્ય છે અને તાપમાન ટી.

ઉપરોક્ત અને સૂત્ર (3) પરથી તે સ્પષ્ટ છે કે આપેલ તાપમાને ગ્રે બોડીઝ કે જેમાં મોટા શોષણ ગુણાંક હોય છે તે વધુ મજબૂત રીતે ઉત્સર્જન કરે છે, અને એકદમ કાળા પદાર્થો સૌથી વધુ મજબૂત રીતે ઉત્સર્જન કરે છે. એકદમ કાળા શરીર માટે હોવાથી(  , ટી)=1, પછી સૂત્ર (3) પરથી તે સાર્વત્રિક કાર્યને અનુસરે છે f( , ટી) કાળા શરીરની સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટીનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે

થર્મલ રેડિયેશન સ્ટેફન બોલ્ટ્ઝમેનનો કાયદો ઊર્જા તેજસ્વીતા R e અને કાળા શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા વચ્ચેનો સંબંધ ગ્રે બોડીની ઊર્જા તેજસ્વીતા વિએનનો વિસ્થાપન કાયદો (1 લા કાયદો) કાળા રંગની ઊર્જાની તેજસ્વીતાની મહત્તમ સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા પર નિર્ભરતા શરીર પર તાપમાન (બીજો કાયદો) પ્લાન્કનું સૂત્ર

થર્મલ રેડિયેશન 1. સૌર ઊર્જાની તેજસ્વીતાની મહત્તમ વર્ણપટની ઘનતા તરંગલંબાઇ = 0.48 માઇક્રોન પર થાય છે. ધારી રહ્યા છીએ કે સૂર્ય કાળા શરીર તરીકે પ્રસારિત થાય છે, નક્કી કરો: 1) તેની સપાટીનું તાપમાન; 2) તેની સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત શક્તિ. વિએનના વિસ્થાપન કાયદા અનુસાર, સ્ટીફન બોલ્ટ્ઝમેનના નિયમ અનુસાર સૂર્યની સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત શક્તિ,

થર્મલ રેડિયેશન 2. પ્લેટિનમ A T = 0.8 ની શોષણ ક્ષમતા હોય તો 1 મિનિટમાં પીગળેલા પ્લેટિનમની સપાટી પરથી 50 સેમી 2 દ્વારા ગુમાવેલ ગરમીનું પ્રમાણ નક્કી કરો. પ્લેટિનમનું ગલનબિંદુ 1770 °C છે. સ્ટીફન બોલ્ટ્ઝમેનના નિયમ અનુસાર પ્લેટિનમ દ્વારા ખોવાઈ ગયેલી ઉષ્માની માત્રા તેની ગરમ સપાટી દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જા જેટલી છે.

થર્મલ રેડિયેશન 3. ઇલેક્ટ્રિક ફર્નેસ પાવર P = 500 W વાપરે છે. d = 5.0 સે.મી.ના વ્યાસવાળા ખુલ્લા નાના છિદ્ર સાથે તેની આંતરિક સપાટીનું તાપમાન 700 °C છે. દીવાલો દ્વારા કેટલો વીજ વપરાશ થાય છે? સ્ટેફન બોલ્ટ્ઝમેનના કાયદા અનુસાર, દિવાલો દ્વારા વિખેરી નાખવામાં આવતી શક્તિના છિદ્ર દ્વારા છોડવામાં આવતી શક્તિના સરવાળા દ્વારા કુલ શક્તિ નક્કી કરવામાં આવે છે,

થર્મલ રેડિયેશન 4 ટંગસ્ટન ફિલામેન્ટને વેક્યૂમમાં I = 1 A થી તાપમાન T 1 = 1000 K સુધીના બળ સાથે ગરમ કરવામાં આવે છે. વર્તમાન તાકાત પર ફિલામેન્ટને T 2 = 3000 K તાપમાને ગરમ કરવામાં આવશે? ટંગસ્ટનના શોષણ ગુણાંક અને તાપમાન T 1, T 2 ને અનુરૂપ તેની પ્રતિકારકતા સમાન છે: a 1 = 0.115 અને a 2 = 0.334; 1 = 25, ઓહ્મ m, 2 = 96, ઓહ્મ મીટર ઉત્સર્જિત શક્તિ એ સ્ટીફન બોલ્ટ્ઝમેનના કાયદા અનુસાર કંડક્ટરમાં મુક્ત થયેલ ઇલેક્ટ્રિક પાવર સ્થિર સ્થિતિમાં ઇલેક્ટ્રિકલ સર્કિટમાંથી વપરાશમાં લેવાયેલી શક્તિ જેટલી છે.

થર્મલ રેડિયેશન 5. સૂર્યના સ્પેક્ટ્રમમાં, ઊર્જાની તેજસ્વીતાની મહત્તમ વર્ણપટની ઘનતા .0 = 0.47 માઇક્રોનની તરંગલંબાઇ પર થાય છે. એમ ધારી રહ્યા છીએ કે સૂર્ય સંપૂર્ણપણે કાળા પદાર્થ તરીકે ઉત્સર્જિત થાય છે, તેના વાતાવરણની બહાર પૃથ્વીની નજીક સૌર કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા (એટલે ​​​​કે રેડિયેશન ફ્લક્સ ડેન્સિટી) શોધો. તેજસ્વી તીવ્રતા (કિરણોત્સર્ગની તીવ્રતા) સ્ટેફન બોલ્ટ્ઝમેન અને વિએનના કાયદા અનુસાર તેજસ્વી પ્રવાહ

થર્મલ રેડિયેશન 6. તરંગલંબાઇ 0, જે બ્લેક બોડી રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમમાં મહત્તમ ઊર્જા માટે જવાબદાર છે, તે 0.58 માઇક્રોન છે. તરંગલંબાઇ અંતરાલ = 1 nm, 0 ની નજીક માટે ગણતરી કરેલ ઉર્જા લ્યુમિનોસિટી (r, T) મેક્સની મહત્તમ સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા નક્કી કરો. ઉર્જા તેજસ્વીતાની મહત્તમ સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા તાપમાનની પાંચમી શક્તિના પ્રમાણસર છે અને તે વિએનના 2જા નિયમ દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. તાપમાન T એ વિએનના ડિસ્પ્લેસમેન્ટ લો વેલ્યુ પરથી દર્શાવવામાં આવે છે સી એ SI એકમોમાં આપવામાં આવે છે, જેમાં એકમ તરંગલંબાઇ અંતરાલ = 1 મીટર સમસ્યાની શરતો અનુસાર, 1 ની તરંગલંબાઇ અંતરાલ માટે ગણતરી કરેલ સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટીની ગણતરી કરવી જરૂરી છે. nm, તેથી અમે SI એકમોમાં C નું મૂલ્ય લખીએ છીએ અને આપેલ તરંગલંબાઇ અંતરાલ માટે તેની પુનઃ ગણતરી કરીએ છીએ:

થર્મલ રેડિયેશન 7. સૌર કિરણોત્સર્ગ સ્પેક્ટ્રમનો અભ્યાસ દર્શાવે છે કે ઊર્જા તેજસ્વીતાની મહત્તમ સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા તરંગલંબાઇ = 500 એનએમને અનુરૂપ છે. સૂર્યને કાળા શરીર તરીકે લેતા, નક્કી કરો: 1) સૂર્યની ઊર્જાસભર તેજ R e; 2) સૂર્ય દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જા પ્રવાહ F e; 3) 1 સેકન્ડમાં સૂર્ય દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો સમૂહ (તમામ લંબાઈના) 1. સ્ટીફન બોલ્ટ્ઝમેન અને વિએનના નિયમો અનુસાર 2. તેજસ્વી પ્રવાહ 3. t = 1 સે દરમિયાન સૂર્ય દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોનો સમૂહ (તમામ લંબાઈ), અમે સમૂહ અને ઊર્જાના પ્રમાણસરતાના નિયમને લાગુ કરીને નક્કી કરીએ છીએ. E = ms 2. t સમય દરમિયાન ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ઊર્જા, સમય દ્વારા ઊર્જા પ્રવાહ Ф e (કિરણોત્સર્ગ શક્તિ) ના ઉત્પાદન જેટલી છે: E=Ф e t. તેથી, Ф e =ms 2, જ્યાંથી m= Ф e/s 2.

તો થર્મલ રેડિયેશન શું છે?

થર્મલ રેડિયેશન એ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશન છે જે પદાર્થની અંદર અણુઓ અને પરમાણુઓની રોટેશનલ અને વાઇબ્રેશનલ ગતિની ઊર્જાને કારણે ઉદ્ભવે છે. થર્મલ રેડિયેશન એ તમામ સંસ્થાઓની લાક્ષણિકતા છે જેનું તાપમાન સંપૂર્ણ શૂન્યથી ઉપર હોય છે.

માનવ શરીરનું થર્મલ રેડિયેશન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગોની ઇન્ફ્રારેડ શ્રેણીથી સંબંધિત છે. આવા કિરણોત્સર્ગની શોધ સૌપ્રથમ અંગ્રેજી ખગોળશાસ્ત્રી વિલિયમ હર્શલે કરી હતી. 1865 માં, અંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. મેક્સવેલે સાબિત કર્યું કે ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પ્રકૃતિનું છે અને તેમાં 760 ની લંબાઈવાળા તરંગોનો સમાવેશ થાય છે. nm 1-2 સુધી મીમી. મોટેભાગે, IR રેડિયેશનની સમગ્ર શ્રેણીને વિસ્તારોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે: નજીક (750 nm-2.500nm), સરેરાશ (2.500 nm - 50.000nm) અને લાંબા અંતરની (50,000 nm-2.000.000nm).

ચાલો કેસને ધ્યાનમાં લઈએ જ્યારે શરીર A પોલાણ B માં સ્થિત હોય, જે આદર્શ પ્રતિબિંબીત (કિરણોત્સર્ગ માટે અભેદ્ય) શેલ C (ફિગ. 1) દ્વારા મર્યાદિત હોય છે. શેલની આંતરિક સપાટીથી બહુવિધ પ્રતિબિંબના પરિણામે, કિરણોત્સર્ગ અરીસાના પોલાણમાં સંગ્રહિત થશે અને શરીર A દ્વારા આંશિક રીતે શોષાશે. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, સિસ્ટમ કેવિટી B - બોડી A ઊર્જા ગુમાવશે નહીં, પરંતુ ત્યાં માત્ર શરીર A અને કિરણોત્સર્ગ જે પોલાણ Bને ભરે છે તે વચ્ચે ઊર્જાનું સતત વિનિમય કરો.

ફિગ.1. પોલાણ B ની અરીસાની દિવાલોમાંથી થર્મલ તરંગોનું બહુવિધ પ્રતિબિંબ

જો દરેક તરંગલંબાઇ માટે ઊર્જા વિતરણ યથાવત રહે છે, તો આવી સિસ્ટમની સ્થિતિ સંતુલન હશે, અને રેડિયેશન પણ સંતુલન હશે. સંતુલન કિરણોત્સર્ગનો એકમાત્ર પ્રકાર થર્મલ છે. જો કોઈ કારણોસર કિરણોત્સર્ગ અને શરીર વચ્ચેનું સંતુલન બદલાય છે, તો પછી થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયાઓ થવાનું શરૂ થાય છે જે સિસ્ટમને સંતુલનની સ્થિતિમાં પરત કરશે. જો શરીર A તેના શોષણ કરતાં વધુ ઉત્સર્જન કરવાનું શરૂ કરે છે, તો પછી શરીર આંતરિક ઊર્જા ગુમાવવાનું શરૂ કરે છે અને શરીરનું તાપમાન (આંતરિક ઊર્જાના માપ તરીકે) ઘટવાનું શરૂ થાય છે, જે ઉત્સર્જન થતી ઊર્જાની માત્રામાં ઘટાડો કરશે. શરીરનું તાપમાન ત્યાં સુધી ઘટશે જ્યાં સુધી ઉત્સર્જિત ઊર્જાનું પ્રમાણ શરીર દ્વારા શોષાયેલી ઊર્જાના જથ્થાની બરાબર ન થાય. આમ, સંતુલન સ્થિતિ આવશે.

સંતુલન થર્મલ રેડિયેશનમાં નીચેના ગુણધર્મો છે: સજાતીય (પોલાણના તમામ બિંદુઓ પર સમાન ઊર્જા પ્રવાહની ઘનતા), આઇસોટ્રોપિક (પ્રસારની સંભવિત દિશાઓ સમાન સંભવિત છે), અધ્રુવીકરણ (ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રની શક્તિ વેક્ટરની દિશાઓ અને મૂલ્યો) પોલાણના તમામ બિંદુઓ અસ્તવ્યસ્ત રીતે બદલાય છે).

થર્મલ રેડિયેશનની મુખ્ય માત્રાત્મક લાક્ષણિકતાઓ છે:

- ઊર્જાસભર તેજ થર્મલ રેડિયેશનની તરંગલંબાઇની સમગ્ર શ્રેણીમાં ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક રેડિયેશનની ઊર્જાનો જથ્થો છે જે એકમ સમય દીઠ એકમ સપાટી વિસ્તારથી તમામ દિશામાં શરીર દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે: R = E/(S t), [J/(m 2 s)] = [W /m 2 ] ઊર્જાની તેજસ્વીતા શરીરની પ્રકૃતિ, શરીરનું તાપમાન, શરીરની સપાટીની સ્થિતિ અને રેડિયેશનની તરંગલંબાઇ પર આધારિત છે.

- સ્પેક્ટ્રલ લ્યુમિનોસિટી ડેન્સિટી - આપેલ તાપમાન (T + dT) પર આપેલ તરંગલંબાઇ (λ + dλ) માટે શરીરની ઊર્જાસભર તેજસ્વીતા: R λ,T = f(λ, T).

ચોક્કસ તરંગલંબાઇમાં શરીરની ઊર્જાસભર તેજની ગણતરી T = const માટે R λ,T = f(λ, T) ને એકીકૃત કરીને કરવામાં આવે છે:

- શોષણ ગુણાંક - ઘટના ઊર્જા સાથે શરીર દ્વારા શોષાયેલી ઊર્જાનો ગુણોત્તર. તેથી, જો ફ્લક્સ dФ inc માંથી રેડિયેશન શરીર પર પડે છે, તો તેનો એક ભાગ શરીરની સપાટીથી પ્રતિબિંબિત થાય છે - dФ neg, બીજો ભાગ શરીરમાં જાય છે અને આંશિક રીતે ગરમી dФ abs માં ફેરવાય છે, અને ત્રીજો ભાગ , ઘણા આંતરિક પ્રતિબિંબ પછી, શરીરમાંથી બહારની તરફ dФ inc : α = dФ abs./dФ નીચે પસાર થાય છે.

શોષણ ગુણાંક α એ શોષક શરીરની પ્રકૃતિ, શોષિત કિરણોત્સર્ગની તરંગલંબાઇ, તાપમાન અને શરીરની સપાટીની સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે.

- મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંક- આપેલ તાપમાને આપેલ તરંગલંબાઇના થર્મલ રેડિયેશનનું શોષણ ગુણાંક: α λ,T = f(λ,T)

શરીરોમાં એવા શરીર છે જે તેમના પર પડેલા કોઈપણ તરંગલંબાઇના તમામ થર્મલ રેડિયેશનને શોષી શકે છે. આવા આદર્શ રીતે શોષી લેનાર શરીર કહેવાય છે સંપૂર્ણપણે કાળા શરીર. તેમના માટે α =1.

ત્યાં પણ ગ્રે બોડીઝ છે જેના માટે α<1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона.

બ્લેકબોડી મોડલ એ હીટ-પ્રૂફ શેલ સાથે ખુલતી નાની પોલાણ છે. છિદ્રનો વ્યાસ પોલાણના વ્યાસના 0.1 કરતા વધુ નથી. સતત તાપમાને, છિદ્રમાંથી કેટલીક ઊર્જા ઉત્સર્જિત થાય છે, જે સંપૂર્ણપણે કાળા શરીરની ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાને અનુરૂપ છે. પરંતુ બ્લેક હોલ એક આદર્શીકરણ છે. પરંતુ બ્લેક બોડીના થર્મલ રેડિયેશનના નિયમો વાસ્તવિક પેટર્નની નજીક જવા માટે મદદ કરે છે.

2. થર્મલ રેડિયેશનના નિયમો

1. કિર્ચહોફનો કાયદો. ઉષ્મીય કિરણોત્સર્ગ સંતુલન છે - શરીર દ્વારા ઉત્સર્જિત ઊર્જાનું પ્રમાણ એ છે કે તે તેના દ્વારા કેટલું શોષાય છે. બંધ પોલાણમાં સ્થિત ત્રણ સંસ્થાઓ માટે આપણે લખી શકીએ છીએ:

સૂચવેલ સંબંધ પણ સાચો હશે જ્યારે શરીરમાંથી એક એસી હશે:

કારણ કે કાળા શરીર માટે α λT.
આ કિર્ચહોફનો નિયમ છે: શરીરની ઊર્જાસભર તેજની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા અને તેના મોનોક્રોમેટિક શોષણ ગુણાંક (ચોક્કસ તાપમાને અને ચોક્કસ તરંગલંબાઇ માટે) નો ગુણોત્તર શરીરની પ્રકૃતિ પર આધારિત નથી અને તે બધા શરીર માટે સમાન છે. સમાન તાપમાન અને તરંગલંબાઇ પર ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા.

કિર્ચહોફના કાયદામાંથી તારણો:
1. કાળા શરીરની સ્પેક્ટ્રલ ઊર્જાસભર તેજ એ તરંગલંબાઇ અને શરીરના તાપમાનનું સાર્વત્રિક કાર્ય છે.
2. કાળા શરીરની સ્પેક્ટ્રલ એનર્જી તેજ સૌથી મોટી છે.
3. મનસ્વી શરીરની સ્પેક્ટ્રલ ઉર્જા તેજ તેના શોષણ ગુણાંકના ગુણાંક અને એકદમ કાળા શરીરની વર્ણપટની ઉર્જા તેજસ્વીતાની સમાન હોય છે.
4. આપેલ તાપમાન પર કોઈપણ શરીર સમાન તરંગલંબાઇના તરંગો બહાર કાઢે છે જે તે આપેલ તાપમાને બહાર કાઢે છે.

સંખ્યાબંધ તત્વોના સ્પેક્ટ્રાના વ્યવસ્થિત અભ્યાસે કિર્ચહોફ અને બન્સેનને વાયુઓના શોષણ અને ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રા અને અનુરૂપ અણુઓની વ્યક્તિત્વ વચ્ચે અસ્પષ્ટ જોડાણ સ્થાપિત કરવાની મંજૂરી આપી. તેથી તેની દરખાસ્ત કરવામાં આવી હતી સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ, જેની મદદથી તમે એવા પદાર્થોને ઓળખી શકો છો જેની સાંદ્રતા 0.1 nm છે.

એકદમ બ્લેક બોડી, ગ્રે બોડી, મનસ્વી બોડી માટે એનર્જી લ્યુમિનોસિટીની સ્પેક્ટ્રલ ડેન્સિટીનું વિતરણ. છેલ્લા વળાંકમાં ઘણા મેક્સિમા અને મિનિમા છે, જે આવા શરીરના ઉત્સર્જન અને શોષણની પસંદગી દર્શાવે છે.

2. સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેન કાયદો.
1879 માં, ઑસ્ટ્રિયન વૈજ્ઞાનિકો જોસેફ સ્ટેફન (પ્રાયોગિક રીતે એક મનસ્વી શરીર માટે) અને લુડવિગ બોલ્ટ્ઝમેન (સૈદ્ધાંતિક રીતે કાળા શરીર માટે) એ સ્થાપિત કર્યું કે સમગ્ર તરંગલંબાઇ શ્રેણી પરની કુલ ઊર્જાસભર તેજ શરીરના ચોક્કસ તાપમાનની ચોથી શક્તિના પ્રમાણસર છે:

3. વાઇનનો કાયદો.
જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી વિલ્હેમ વિયેને 1893 માં એક કાયદો ઘડ્યો હતો જે તાપમાનના આધારે કાળા શરીરના રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમમાં શરીરની ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાની મહત્તમ સ્પેક્ટ્રલ ઘનતાની સ્થિતિ નક્કી કરે છે. કાયદા અનુસાર, તરંગલંબાઇ λ max, જે કાળા શરીરની ઉર્જા તેજસ્વીતાની મહત્તમ વર્ણપટ ઘનતા માટે જવાબદાર છે, તે તેના સંપૂર્ણ તાપમાન T: λ મહત્તમ = в/t, જ્યાં в = 2.9*10 -3 ના વિપરિત પ્રમાણસર છે. m·K એ વિએનનું સ્થિરાંક છે.

આમ, વધતા તાપમાન સાથે, માત્ર કુલ કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા જ નહીં, પણ ઊર્જા તેજસ્વીતાના વર્ણપટની ઘનતાના વિતરણ વળાંકનો આકાર પણ બદલાય છે. વધતા તાપમાન સાથે, મહત્તમ વર્ણપટની ઘનતા ટૂંકી તરંગલંબાઇ તરફ વળે છે. તેથી, વિએનના કાયદાને વિસ્થાપનનો કાયદો કહેવામાં આવે છે.

વાઇનનો કાયદો લાગુ પડે છે ઓપ્ટિકલ પાયરોમેટ્રીમાં- નિરીક્ષકથી દૂર રહેલા અત્યંત ગરમ શરીરના રેડિયેશન સ્પેક્ટ્રમમાંથી તાપમાન નક્કી કરવાની પદ્ધતિ. તે આ પદ્ધતિ હતી જેણે સૌપ્રથમ સૂર્યનું તાપમાન નક્કી કર્યું (470 nm T = 6160 K માટે).

પ્રસ્તુત કાયદાઓ સૈદ્ધાંતિક રીતે તરંગલંબાઇ પર ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાના વર્ણપટની ઘનતાના વિતરણ માટે સમીકરણો શોધવાની મંજૂરી આપતા નથી. રેલે અને જીન્સના કાર્યો, જેમાં વૈજ્ઞાનિકોએ શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમોના આધારે બ્લેક બોડી રેડિયેશનની સ્પેક્ટ્રલ રચનાનો અભ્યાસ કર્યો હતો, જે અલ્ટ્રાવાયોલેટ આપત્તિ તરીકે ઓળખાતી મૂળભૂત મુશ્કેલીઓ તરફ દોરી જાય છે. યુવી તરંગોની શ્રેણીમાં, કાળા શરીરની ઊર્જાસભર તેજસ્વીતા અનંત સુધી પહોંચી હોવી જોઈએ, જોકે પ્રયોગોમાં તે ઘટીને શૂન્ય થઈ ગયું છે. આ પરિણામો ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદાનો વિરોધાભાસ કરે છે.

4. પ્લાન્કનો સિદ્ધાંત. 1900 માં એક જર્મન વૈજ્ઞાનિકે પૂર્વધારણા આગળ મૂકી કે શરીર સતત ઉત્સર્જન કરતા નથી, પરંતુ અલગ ભાગોમાં - ક્વોન્ટા. ક્વોન્ટમ ઊર્જા કિરણોત્સર્ગ આવર્તન માટે પ્રમાણસર છે: E = hν = h·c/λ, જ્યાં h = 6.63*10 -34 J·s પ્લાન્કનો સ્થિરાંક.

બ્લેક બોડીના ક્વોન્ટમ રેડિયેશન વિશેના વિચારો દ્વારા માર્ગદર્શન મેળવીને, તેણે બ્લેક બોડીની ઊર્જા તેજસ્વીતાના સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા માટે એક સમીકરણ મેળવ્યું:

આ સૂત્ર તમામ તાપમાને સમગ્ર તરંગલંબાઇ શ્રેણી પર પ્રાયોગિક ડેટા અનુસાર છે.

પ્રકૃતિમાં થર્મલ રેડિયેશનનો મુખ્ય સ્ત્રોત સૂર્ય છે. સૌર કિરણોત્સર્ગ તરંગલંબાઇની વિશાળ શ્રેણી ધરાવે છે: 0.1 nm થી 10 m અથવા તેથી વધુ. 99% સૌર ઉર્જા 280 થી 6000 ની રેન્જમાં થાય છે nm. પૃથ્વીની સપાટીના એકમ વિસ્તાર દીઠ, પર્વતોમાં 800 થી 1000 W/m2 છે. ગરમીનો એક બે અબજમો ભાગ પૃથ્વીની સપાટી સુધી પહોંચે છે - 9.23 J/cm2. થર્મલ રેડિયેશનની શ્રેણી માટે 6000 થી 500000 સુધી nmસૂર્યની ઉર્જાનો 0.4% હિસ્સો ધરાવે છે. પૃથ્વીના વાતાવરણમાં, મોટાભાગના ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન પાણી, ઓક્સિજન, નાઇટ્રોજન અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડના અણુઓ દ્વારા શોષાય છે. રેડિયો શ્રેણી પણ મોટે ભાગે વાતાવરણ દ્વારા શોષાય છે.

સૂર્યના કિરણો પૃથ્વીના વાતાવરણની બહાર સૂર્યના કિરણોને લંબરૂપ 82 કિમીની ઊંચાઈએ સ્થિત 1 ચો.મી.ના વિસ્તારમાં પ્રતિ 1 સેકન્ડમાં જેટલી ઉર્જા લાવે છે તેને સૌર અચળ કહેવામાં આવે છે. તે 1.4 * 10 3 W/m 2 ની બરાબર છે.

સૌર કિરણોત્સર્ગના સામાન્ય પ્રવાહની ઘનતાનું વર્ણપટકીય વિતરણ 6000 ડિગ્રીના તાપમાને કાળા શરીર માટે તેની સાથે એકરુપ છે. તેથી, થર્મલ રેડિયેશનની તુલનામાં સૂર્ય એ કાળો પદાર્થ છે.

3. વાસ્તવિક સંસ્થાઓ અને માનવ શરીરમાંથી રેડિયેશન

માનવ શરીરની સપાટી પરથી થર્મલ રેડિયેશન હીટ ટ્રાન્સફરમાં મોટી ભૂમિકા ભજવે છે. હીટ ટ્રાન્સફરની આવી પદ્ધતિઓ છે: થર્મલ વાહકતા (વહન), સંવહન, રેડિયેશન, બાષ્પીભવન. વ્યક્તિ પોતાની જાતને જે પરિસ્થિતિઓમાં શોધે છે તેના આધારે, આમાંની દરેક પદ્ધતિ પ્રબળ ભૂમિકા ભજવી શકે છે (ઉદાહરણ તરીકે, ખૂબ ઊંચા પર્યાવરણીય તાપમાને, અગ્રણી ભૂમિકા બાષ્પીભવનથી સંબંધિત છે, અને ઠંડા પાણીમાં - વહન, અને પાણીનું તાપમાન 15 છે. ડિગ્રી એ નગ્ન વ્યક્તિ માટે ઘાતક વાતાવરણ છે, અને મગજના હાયપોથર્મિયાને કારણે 2-4 કલાક પછી મૂર્છા અને મૃત્યુ થાય છે). કુલ હીટ ટ્રાન્સફરમાં રેડિયેશનનો હિસ્સો 75 થી 25% સુધીનો હોઈ શકે છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં, લગભગ 50% શારીરિક આરામ પર.

થર્મલ રેડિયેશન, જે જીવંત સજીવોના જીવનમાં ભૂમિકા ભજવે છે, તેને ટૂંકી તરંગલંબાઇમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે (0.3 થી 3 સુધી µm)અને લાંબી તરંગલંબાઇ (5 થી 100 સુધી µm). ટૂંકા તરંગના કિરણોત્સર્ગનો સ્ત્રોત સૂર્ય અને ખુલ્લી જ્યોત છે, અને જીવંત જીવો ફક્ત આવા કિરણોત્સર્ગના પ્રાપ્તકર્તાઓ છે. લાંબા-તરંગ કિરણોત્સર્ગ બંને જીવંત જીવો દ્વારા ઉત્સર્જિત અને શોષાય છે.

શોષણ ગુણાંકનું મૂલ્ય માધ્યમ અને શરીરના તાપમાનના ગુણોત્તર, તેમની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના ક્ષેત્ર, આ વિસ્તારોની દિશા, અને ટૂંકા-તરંગ કિરણોત્સર્ગ માટે - સપાટીના રંગ પર આધારિત છે. આમ, કાળા લોકોમાં માત્ર 18% શોર્ટ-વેવ રેડિયેશન પ્રતિબિંબિત થાય છે, જ્યારે શ્વેત જાતિના લોકોમાં તે લગભગ 40% છે (મોટા ભાગે, ઉત્ક્રાંતિમાં કાળા લોકોની ચામડીના રંગને હીટ ટ્રાન્સફર સાથે કોઈ લેવાદેવા નથી). લાંબા-તરંગ રેડિયેશન માટે, શોષણ ગુણાંક 1 ની નજીક છે.

રેડિયેશન દ્વારા હીટ ટ્રાન્સફરની ગણતરી કરવી એ ખૂબ જ મુશ્કેલ કાર્ય છે. સ્ટેફન-બોલ્ટ્ઝમેનનો કાયદો વાસ્તવિક સંસ્થાઓ માટે ઉપયોગમાં લઈ શકાતો નથી, કારણ કે તેઓ તાપમાન પર ઊર્જાસભર તેજસ્વીતાની વધુ જટિલ અવલંબન ધરાવે છે. તે તારણ આપે છે કે તે તાપમાન, શરીરની પ્રકૃતિ, શરીરના આકાર અને તેની સપાટીની સ્થિતિ પર આધારિત છે. તાપમાનમાં ફેરફાર સાથે, ગુણાંક σ અને તાપમાન ઘાતાંક બદલાય છે. માનવ શરીરની સપાટી એક જટિલ રૂપરેખાંકન ધરાવે છે, વ્યક્તિ એવા કપડાં પહેરે છે જે કિરણોત્સર્ગને બદલે છે, અને પ્રક્રિયા વ્યક્તિ જે મુદ્રામાં છે તેના દ્વારા અસર થાય છે.

ગ્રે બોડી માટે, સમગ્ર શ્રેણીમાં રેડિયેશન પાવર સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: P = α d.t. σ·T 4 ·S, ચોક્કસ અંદાજો સાથે, વાસ્તવિક શરીરો (માનવ ત્વચા, કપડાંના કાપડ) ગ્રે શરીરની નજીક હોવાને ધ્યાનમાં રાખીને, આપણે ચોક્કસ તાપમાને વાસ્તવિક શરીરની રેડિયેશન શક્તિની ગણતરી માટે એક સૂત્ર શોધી શકીએ છીએ: P = α· σ·T 4 ·S વિકિરણ કરતા શરીર અને પર્યાવરણના વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં તાપમાન: P = α·σ·(T 1 4 - T 2 4)·S
વાસ્તવિક શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતાના વર્ણપટની ઘનતાના લક્ષણો છે: 310 પર TO, જે માનવ શરીરના સરેરાશ તાપમાનને અનુરૂપ છે, મહત્તમ થર્મલ રેડિયેશન 9700 પર થાય છે. nm. શરીરના તાપમાનમાં કોઈપણ ફેરફાર શરીરની સપાટીથી થર્મલ રેડિયેશનની શક્તિમાં ફેરફાર તરફ દોરી જાય છે (0.1 ડિગ્રી પર્યાપ્ત છે). તેથી, સેન્ટ્રલ નર્વસ સિસ્ટમ દ્વારા અમુક અવયવો સાથે જોડાયેલા ત્વચા વિસ્તારોનો અભ્યાસ રોગોને ઓળખવામાં મદદ કરે છે, જેના પરિણામે તાપમાનમાં નોંધપાત્ર ફેરફાર થાય છે ( ઝખારીન-ગેડ ઝોનની થર્મોગ્રાફી).

માનવ બાયોફિલ્ડ (જુના ડેવિતાશવિલી) સાથે બિન-સંપર્ક મસાજની એક રસપ્રદ પદ્ધતિ. પામ થર્મલ રેડિયેશન પાવર 0.1 ડબલ્યુ, અને ત્વચાની થર્મલ સંવેદનશીલતા 0.0001 W/cm 2 છે. જો તમે ઉપરોક્ત ઝોન પર કાર્ય કરો છો, તો તમે આ અવયવોના કાર્યને પ્રતિબિંબિત રીતે ઉત્તેજીત કરી શકો છો.

4. ગરમી અને ઠંડીની જૈવિક અને ઉપચારાત્મક અસરો

માનવ શરીર સતત થર્મલ રેડિયેશનનું ઉત્સર્જન અને શોષણ કરે છે. આ પ્રક્રિયા માનવ શરીરના તાપમાન અને પર્યાવરણ પર આધારિત છે. માનવ શરીરનું મહત્તમ ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશન 9300 એનએમ છે.

IR ઇરેડિયેશનના નાના અને મધ્યમ ડોઝ સાથે, મેટાબોલિક પ્રક્રિયાઓ ઉન્નત થાય છે અને એન્ઝાઇમેટિક પ્રતિક્રિયાઓ, પુનર્જીવન અને સમારકામ પ્રક્રિયાઓ ઝડપી બને છે.

ઇન્ફ્રારેડ કિરણો અને દૃશ્યમાન કિરણોત્સર્ગની ક્રિયાના પરિણામે, જૈવિક રીતે સક્રિય પદાર્થો (બ્રેડીકીનિન, કાલિડિન, હિસ્ટામાઇન, એસિટિલકોલાઇન, મુખ્યત્વે વાસોમોટર પદાર્થો, જે સ્થાનિક રક્ત પ્રવાહના અમલીકરણ અને નિયમનમાં ભૂમિકા ભજવે છે) પેશીઓમાં રચાય છે.

ઇન્ફ્રારેડ કિરણોની ક્રિયાના પરિણામે, ત્વચામાં થર્મોરેસેપ્ટર્સ સક્રિય થાય છે, જેમાંથી માહિતી હાયપોથાલેમસને મોકલવામાં આવે છે, પરિણામે ત્વચાની રક્ત વાહિનીઓ વિસ્તરે છે, તેમાં રક્ત પરિભ્રમણનું પ્રમાણ વધે છે, અને પરસેવો થાય છે. વધે છે.

ઇન્ફ્રારેડ કિરણોના ઘૂંસપેંઠની ઊંડાઈ તરંગલંબાઇ, ત્વચાની ભેજ, લોહીથી તેનું ભરણ, પિગમેન્ટેશનની ડિગ્રી વગેરે પર આધાર રાખે છે.

ઇન્ફ્રારેડ કિરણોના પ્રભાવ હેઠળ માનવ ત્વચા પર લાલ એરિથેમા દેખાય છે.

તેનો ઉપયોગ ક્લિનિકલ પ્રેક્ટિસમાં સ્થાનિક અને સામાન્ય હેમોડાયનેમિક્સને પ્રભાવિત કરવા, પરસેવો વધારવા, સ્નાયુઓને આરામ કરવા, પીડા ઘટાડવા, હેમેટોમાસ, ઘૂસણખોરી વગેરેના રિસોર્પ્શનને વેગ આપવા માટે થાય છે.

હાયપરથેર્મિયાની પરિસ્થિતિઓમાં, રેડિયેશન થેરાપી-થર્મોરાડિયોથેરાપી-ની એન્ટિટ્યુમર અસરમાં વધારો થાય છે.

IR થેરાપીના ઉપયોગ માટેના મુખ્ય સંકેતો: તીવ્ર બિન-પ્યુર્યુલન્ટ બળતરા પ્રક્રિયાઓ, બર્ન્સ અને હિમ લાગવાથી ચામડીનું સૂજવું, ક્રોનિક બળતરા પ્રક્રિયાઓ, અલ્સર, સંકોચન, સંલગ્નતા, સાંધા, અસ્થિબંધન અને સ્નાયુઓની ઇજાઓ, માયોસિટિસ, માયાલ્જીઆ, ન્યુરલજીઆ. મુખ્ય વિરોધાભાસ: ગાંઠો, પ્યુર્યુલન્ટ બળતરા, રક્તસ્રાવ, રુધિરાભિસરણ નિષ્ફળતા.

શીતનો ઉપયોગ રક્તસ્રાવ બંધ કરવા, પીડાને દૂર કરવા અને ત્વચાના અમુક રોગોની સારવાર માટે થાય છે. સખ્તાઈ લાંબા આયુષ્ય તરફ દોરી જાય છે.

ઠંડાના પ્રભાવ હેઠળ, હૃદયના ધબકારા અને બ્લડ પ્રેશરમાં ઘટાડો થાય છે, અને રીફ્લેક્સ પ્રતિક્રિયાઓ અટકાવવામાં આવે છે.

ચોક્કસ ડોઝમાં, શરદી બળે, પ્યુર્યુલન્ટ ઘા, ટ્રોફિક અલ્સર, ધોવાણ અને નેત્રસ્તર દાહના ઉપચારને ઉત્તેજિત કરે છે.

ક્રાયોબાયોલોજી- નીચા, બિન-શારીરિક તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ કોષો, પેશીઓ, અવયવો અને શરીરમાં થતી પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરે છે.

દવામાં વપરાય છે ક્રાયોથેરાપીઅને હાયપરથર્મિયા. ક્રિઓથેરાપીમાં પેશીઓ અને અવયવોના ડોઝ્ડ ઠંડક પર આધારિત પદ્ધતિઓનો સમાવેશ થાય છે. ક્રાયોસર્જરી (ક્રાયોથેરાપીનો ભાગ) તેમના દૂર કરવાના હેતુ માટે પેશીઓના સ્થાનિક ફ્રીઝિંગનો ઉપયોગ કરે છે (કાકડાનો ભાગ. જો બધા - ક્રાયોટોન્સિલેક્ટોમી. ગાંઠો દૂર કરી શકાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, ત્વચા, સર્વિક્સ, વગેરે.) ક્રાયોએડેશન (સંલગ્નતા) પર આધારિત ક્રાયોએક્સ્ટ્રક્શન ભીના શરીરને સ્થિર સ્કેલ્પેલ સુધી ) - અંગમાંથી કોઈ ભાગને અલગ પાડવો.

હાયપરથેર્મિયા સાથે, વિવોમાં કેટલાક સમય માટે અંગોના કાર્યોને સાચવવાનું શક્ય છે. એનેસ્થેસિયાની મદદથી હાયપોથર્મિયાનો ઉપયોગ રક્ત પુરવઠાની ગેરહાજરીમાં અંગના કાર્યને જાળવવા માટે થાય છે, કારણ કે પેશી ચયાપચય ધીમો પડી જાય છે. પેશીઓ હાયપોક્સિયા માટે પ્રતિરોધક બને છે. ઠંડા એનેસ્થેસિયાનો ઉપયોગ થાય છે.

ગરમીની અસર અગ્નિથી પ્રકાશિત દીવાઓ (મિનિન લેમ્પ, સોલક્સ, લાઇટ-થર્મલ બાથ, IR રે લેમ્પ) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે જેમાં ઉચ્ચ ગરમી ક્ષમતા, નબળી થર્મલ વાહકતા અને સારી ગરમી જાળવી રાખવાની ક્ષમતા હોય છે: કાદવ, પેરાફિન, ઓઝોકેરાઇટ, નેપ્થાલિન, વગેરે

5. થર્મોગ્રાફીનો ભૌતિક પાયો

થર્મોગ્રાફી, અથવા થર્મલ ઇમેજિંગ, માનવ શરીરમાંથી ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનના રેકોર્ડિંગ પર આધારિત કાર્યાત્મક નિદાન પદ્ધતિ છે.

થર્મોગ્રાફીના 2 પ્રકાર છે:

- કોલેસ્ટેરિક થર્મોગ્રાફીનો સંપર્ક કરો: પદ્ધતિ કોલેસ્ટેરિક લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ્સ (એસ્ટર્સ અને અન્ય કોલેસ્ટ્રોલ ડેરિવેટિવ્ઝના મલ્ટીકમ્પોનન્ટ મિશ્રણ)ના ઓપ્ટિકલ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરે છે. આવા પદાર્થો પસંદગીયુક્ત રીતે વિવિધ તરંગલંબાઇઓને પ્રતિબિંબિત કરે છે, જે આ પદાર્થોની ફિલ્મો પર માનવ શરીરની સપાટીના થર્મલ ક્ષેત્રની છબીઓ મેળવવાનું શક્ય બનાવે છે. સફેદ પ્રકાશનો પ્રવાહ ફિલ્મ પર નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે. વિવિધ તરંગલંબાઇઓ જે સપાટી પર કોલેસ્ટેરિક લાગુ કરવામાં આવે છે તેના તાપમાનના આધારે ફિલ્મથી અલગ રીતે પ્રતિબિંબિત થાય છે.

તાપમાનના પ્રભાવ હેઠળ, કોલેસ્ટરિક્સ રંગ લાલથી જાંબલીમાં બદલી શકે છે. પરિણામે, માનવ શરીરના થર્મલ ક્ષેત્રની રંગીન છબી રચાય છે, જે તાપમાન-રંગના સંબંધને જાણીને, સમજવા માટે સરળ છે. ત્યાં કોલેસ્ટરિક્સ છે જે તમને 0.1 ડિગ્રી તાપમાનના તફાવતને રેકોર્ડ કરવાની મંજૂરી આપે છે. આમ, તેના વિકાસના વિવિધ તબક્કામાં બળતરા પ્રક્રિયાની સીમાઓ, બળતરા ઘૂસણખોરીનું કેન્દ્ર નક્કી કરવું શક્ય છે.

ઓન્કોલોજીમાં, થર્મોગ્રાફી 1.5-2 ના વ્યાસ સાથે મેટાસ્ટેટિક ગાંઠો ઓળખવાનું શક્ય બનાવે છે. મીમીસ્તનધારી ગ્રંથિ, ત્વચા, થાઇરોઇડ ગ્રંથિમાં; ઓર્થોપેડિક્સ અને ટ્રોમેટોલોજીમાં, દરેક અંગ વિભાગમાં રક્ત પુરવઠાનું મૂલ્યાંકન કરો, ઉદાહરણ તરીકે, અંગવિચ્છેદન પહેલાં, બર્નની ઊંડાઈની અપેક્ષા કરો, વગેરે; કાર્ડિયોલોજી અને એન્જીયોલોજીમાં, કાર્ડિયોવેસ્ક્યુલર સિસ્ટમની સામાન્ય કામગીરીમાં ખલેલ ઓળખો, કંપન રોગને કારણે રુધિરાભિસરણ વિકૃતિઓ, રક્ત વાહિનીઓમાં બળતરા અને અવરોધ; કાયમની અતિશય ફૂલેલી નસો, વગેરે; ન્યુરોસર્જરીમાં, ચેતા વહનના જખમનું સ્થાન નક્કી કરો, એપોપ્લેક્સીને કારણે ન્યુરોપેરાલિસિસના સ્થાનની પુષ્ટિ કરો; પ્રસૂતિશાસ્ત્ર અને સ્ત્રીરોગવિજ્ઞાનમાં, ગર્ભાવસ્થા નક્કી કરો, બાળકના સ્થાનનું સ્થાનિકીકરણ; દાહક પ્રક્રિયાઓની વિશાળ શ્રેણીનું નિદાન કરો.

- ટેલિથર્મોગ્રાફી - માનવ શરીરમાંથી ઇન્ફ્રારેડ રેડિયેશનના વિદ્યુત સંકેતોમાં રૂપાંતર પર આધારિત છે જે થર્મલ ઈમેજર અથવા અન્ય રેકોર્ડિંગ ઉપકરણની સ્ક્રીન પર રેકોર્ડ કરવામાં આવે છે. પદ્ધતિ બિન-સંપર્ક છે.

IR કિરણોત્સર્ગને અરીસાઓની સિસ્ટમ દ્વારા જોવામાં આવે છે, ત્યારબાદ IR કિરણોને IR તરંગ રીસીવર તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, જેનો મુખ્ય ભાગ ડિટેક્ટર છે (ફોટોરેસિસ્ટર, મેટલ અથવા સેમિકન્ડક્ટર બોલોમીટર, થર્મોલેમેન્ટ, ફોટોકેમિકલ સૂચક, ઇલેક્ટ્રોન-ઓપ્ટિકલ કન્વર્ટર, પીઝોઇલેક્ટ્રિક ડિટેક્ટર, વગેરે).

રીસીવરમાંથી વિદ્યુત સંકેતો એમ્પ્લીફાયરમાં અને પછી નિયંત્રણ ઉપકરણમાં પ્રસારિત થાય છે, જે અરીસાઓને ખસેડવા (ઓબ્જેક્ટને સ્કેન કરવા), TIS પોઈન્ટ પ્રકાશ સ્ત્રોતને ગરમ કરવા (થર્મલ રેડિયેશનના પ્રમાણસર) અને ફોટોગ્રાફિક ફિલ્મ ખસેડવાનું કામ કરે છે. દરેક વખતે જ્યારે ફિલ્મ ટેસ્ટ સાઇટ પર શરીરના તાપમાન અનુસાર TIS ના સંપર્કમાં આવે છે.

નિયંત્રણ ઉપકરણ પછી, સિગ્નલને ડિસ્પ્લે સાથે કમ્પ્યુટર સિસ્ટમમાં ટ્રાન્સમિટ કરી શકાય છે. આ તમને થર્મોગ્રામ્સ સંગ્રહિત કરવા અને વિશ્લેષણાત્મક પ્રોગ્રામ્સનો ઉપયોગ કરીને પ્રક્રિયા કરવાની મંજૂરી આપે છે. વધારાની ક્ષમતાઓ કલર થર્મલ ઇમેજર્સ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે (જે રંગો તાપમાનની નજીક હોય છે તે વિરોધાભાસી રંગોમાં દર્શાવવામાં આવે છે), અને ઇસોથર્મ્સ દોરવા માટે.

ઘણી કંપનીઓએ તાજેતરમાં એ હકીકતને ઓળખી છે કે સંભવિત ક્લાયન્ટ સુધી "પહોંચવું" કેટલીકવાર ખૂબ મુશ્કેલ હોય છે;
સક્રિય ટેલિફોન વેચાણ એ ટૂંકા સમયમાં વેચાણ વધારવાની સૌથી અસરકારક રીતોમાંની એક બની રહી છે. કોલ્ડ કોલિંગનો ઉદ્દેશ એવા ગ્રાહકોને આકર્ષવાનો છે કે જેમણે અગાઉ કોઈ ઉત્પાદન અથવા સેવા માટે અરજી કરી નથી, પરંતુ સંખ્યાબંધ પરિબળો સંભવિત ગ્રાહકો છે. ફોન નંબર ડાયલ કર્યા પછી, સક્રિય સેલ્સ મેનેજરને કોલ્ડ કોલનો હેતુ સ્પષ્ટપણે સમજવો આવશ્યક છે. છેવટે, ટેલિફોન વાર્તાલાપ માટે સેલ્સ મેનેજર પાસેથી વિશેષ કૌશલ્ય અને ધીરજ, તેમજ વાટાઘાટોની તકનીકો અને તકનીકોનું જ્ઞાન જરૂરી છે.

થર્મલ રેડિયેશનઅણુઓ દ્વારા ઉત્સર્જિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો કહેવાય છે, જે તેમની થર્મલ ગતિની ઊર્જાને કારણે ઉત્તેજિત થાય છે. જો કિરણોત્સર્ગ પદાર્થ સાથે સમતુલામાં હોય, તો તેને કહેવામાં આવે છે સંતુલન થર્મલ રેડિયેશન.

T > 0 K તાપમાને તમામ શરીર ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક તરંગો બહાર કાઢે છે. દુર્લભ મોનોટોમિક વાયુઓ રેખા ઉત્સર્જન સ્પેક્ટ્રા આપે છે, પોલિઆટોમિક વાયુઓ અને પ્રવાહી પટ્ટાવાળા સ્પેક્ટ્રા આપે છે, એટલે કે લગભગ સતત તરંગલંબાઇવાળા વિસ્તારો. સોલિડ્સ તમામ સંભવિત તરંગલંબાઇ ધરાવતા સતત સ્પેક્ટ્રા બહાર કાઢે છે. માનવ આંખ આશરે 400 થી 700 એનએમ તરંગલંબાઇની મર્યાદિત શ્રેણીમાં રેડિયેશન જુએ છે. કોઈ વ્યક્તિ શરીરના કિરણોત્સર્ગને જોઈ શકે તે માટે, શરીરનું તાપમાન ઓછામાં ઓછું 700 o C હોવું જોઈએ.

થર્મલ રેડિયેશન નીચેના જથ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે:

ડબલ્યુ- કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા (J માં);

(J/(s.m 2) - ઊર્જાસભર તેજ (ડી.એસ.- રેડિએટિંગ વિસ્તાર

સપાટી). ઊર્જાસભર તેજ આર- અર્થમાં -

એકમ દીઠ એકમ વિસ્તાર દીઠ ઉત્સર્જિત ઊર્જા છે

તમામ તરંગલંબાઇ માટે સમય l 0 થી.

આ લાક્ષણિકતાઓ ઉપરાંત, જેને અભિન્ન કહેવાય છે, તેઓ પણ ઉપયોગ કરે છે સ્પેક્ટ્રલ લાક્ષણિકતાઓ, જે એકમ તરંગલંબાઇ અંતરાલ અથવા એકમ અંતરાલ દીઠ ઉત્સર્જિત ઊર્જાની માત્રાને ધ્યાનમાં લે છે

શોષકતા (શોષણ ગુણાંક)આપેલ તરંગલંબાઇની નજીક તરંગલંબાઇની નાની શ્રેણીમાં લેવામાં આવેલ ઘટના પ્રવાહ સાથે શોષિત પ્રકાશ પ્રવાહનો ગુણોત્તર છે.

ઊર્જા તેજસ્વીતાની સ્પેક્ટ્રલ ઘનતા આંકડાકીય રીતે એકમ પહોળાઈના આવર્તન અંતરાલમાં આ શરીરના સપાટી વિસ્તાર દીઠ રેડિયેશન પાવર જેટલી છે.

થર્મલ રેડિયેશન અને તેની પ્રકૃતિ. અલ્ટ્રાવાયોલેટ આપત્તિ. થર્મલ રેડિયેશન વિતરણ વળાંક. પ્લાન્કની પૂર્વધારણા.

થર્મલ રેડિયેશન (તાપમાન રેડિયેશન) - એલ-મેગ્ન. પદાર્થ દ્વારા ઉત્સર્જિત અને તેના આંતરિક કારણે ઉદ્ભવતા રેડિયેશન. ઊર્જા (ઉદાહરણ તરીકે, લ્યુમિનેસેન્સથી વિપરીત, જે બાહ્ય ઊર્જા સ્ત્રોતો દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે). ટી. અને. સતત સ્પેક્ટ્રમ ધરાવે છે, જેમાંથી મહત્તમની સ્થિતિ પદાર્થના તાપમાન પર આધારિત છે. જેમ જેમ તે વધે છે તેમ, ઉત્સર્જિત થર્મલ રેડિયેશનની કુલ ઉર્જા વધે છે, અને મહત્તમ ટૂંકી તરંગલંબાઇના પ્રદેશમાં જાય છે. ટી. અને. ઉત્સર્જન કરે છે, ઉદાહરણ તરીકે, ગરમ ધાતુની સપાટી, પૃથ્વીનું વાતાવરણ વગેરે.

ટી. અને. બધા બિન-રેડિયન્ટ્સ માટે પદાર્થમાં વિગતવાર સંતુલનની સ્થિતિ હેઠળ ઉદ્ભવે છે (વિગતવાર સંતુલન સિદ્ધાંત જુઓ). પ્રક્રિયાઓ, એટલે કે ડીકોમ્પ માટે. ઇલેક્ટ્રોનિક અને વાઇબ્રેશનલ ઊર્જાના વિનિમય માટે વાયુઓ અને પ્લાઝમામાં કણોની અથડામણના પ્રકાર. ઘન પદાર્થો વગેરેમાં હલનચલન. અવકાશમાં દરેક બિંદુએ પદાર્થની સંતુલન સ્થિતિ સ્થાનિક થર્મોડાયનેમિકની સ્થિતિ છે. સંતુલન (LTE) - આ કિસ્સામાં તે તાપમાનના મૂલ્ય દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેના પર તાપમાન નિર્ભર છે. આ બિંદુએ.

શરીરની સિસ્ટમોના સામાન્ય કિસ્સામાં, જેના માટે ફક્ત LTE અને વિઘટન હાથ ધરવામાં આવે છે. કટ પોઈન્ટ અલગ છે તાપમાન, ટી. અને. થર્મોડાયનેમિકમાં નથી પદાર્થ સાથે સંતુલન. વધુ ગરમ શરીર તેઓ શોષી લે છે તેના કરતાં વધુ ઉત્સર્જન કરે છે, અને ઠંડા શરીર તેનાથી વિપરીત કરે છે. ગરમ શરીરમાંથી ઠંડા પદાર્થોમાં રેડિયેશનનું ટ્રાન્સફર થાય છે. સ્થિર સ્થિતિ જાળવવા માટે, જેમાં સિસ્ટમમાં તાપમાનનું વિતરણ જાળવવામાં આવે છે, રેડિયેટીંગ હોટર બોડી સાથે થર્મલ ઊર્જાના નુકસાનની ભરપાઈ કરવી અને તેને ઠંડા શરીરમાંથી દૂર કરવું જરૂરી છે.

સંપૂર્ણ થર્મોડાયનેમિક પર સંતુલનમાં, શરીરની સિસ્ટમના તમામ ભાગોમાં સમાન તાપમાન હોય છે અને દરેક શરીર દ્વારા ઉત્સર્જિત થર્મલ ઊર્જાની ઊર્જા આ શરીર દ્વારા શોષાયેલી થર્મલ ઊર્જાની ઊર્જા દ્વારા વળતર આપવામાં આવે છે. અન્ય સંસ્થાઓ આ કિસ્સામાં, રેડિએટર્સ માટે વિગતવાર સંતુલન પણ થાય છે. સંક્રમણો, ટી. અને. થર્મોડાયનેમિકમાં છે પદાર્થ સાથે સંતુલન અને કહેવાય છે કિરણોત્સર્ગ સંતુલન છે (એકદમ કાળા શરીરનું રેડિયેશન સંતુલન છે). સંતુલન કિરણોત્સર્ગનો વર્ણપટ પદાર્થની પ્રકૃતિ પર આધાર રાખતો નથી અને તે પ્લાન્કના કિરણોત્સર્ગના નિયમ દ્વારા નિર્ધારિત થાય છે.

ટી. અને માટે. બિન-કાળા શરીર માટે, કિર્ચહોફનો રેડિયેશનનો નિયમ માન્ય છે, જે તેમને ઉત્સર્જન સાથે જોડે છે. અને શોષી લે છે. ઉત્સર્જન સાથે ક્ષમતાઓ. સંપૂર્ણપણે કાળા શરીરની ક્ષમતા.

LTE ની હાજરીમાં, કિર્ચહોફ અને પ્લાન્કના કિરણોત્સર્ગના નિયમોને T. અને ના ઉત્સર્જન અને શોષણ માટે લાગુ કરવું. વાયુઓ અને પ્લાઝમામાં, રેડિયેશન ટ્રાન્સફરની પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવો શક્ય છે. આ વિચારણા એસ્ટ્રોફિઝિક્સમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ખાસ કરીને તારાઓની વાતાવરણના સિદ્ધાંતમાં.

અલ્ટ્રાવાયોલેટ આપત્તિ- શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રના વિરોધાભાસને વર્ણવતો ભૌતિક શબ્દ, જેમાં એ હકીકતનો સમાવેશ થાય છે કે કોઈપણ ગરમ શરીરની થર્મલ રેડિયેશનની કુલ શક્તિ અનંત હોવી જોઈએ. વિરોધાભાસનું નામ એ હકીકતને કારણે પડ્યું છે કે તરંગલંબાઇ ટૂંકી થતાં કિરણોત્સર્ગની સ્પેક્ટ્રલ ઊર્જા ઘનતા અનિશ્ચિતપણે વધવી જોઈએ.

સારમાં, આ વિરોધાભાસ બતાવે છે, જો શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રની આંતરિક અસંગતતા નથી, તો ઓછામાં ઓછી પ્રારંભિક અવલોકનો અને પ્રયોગો સાથે અત્યંત તીવ્ર (વાહિયાત) વિસંગતતા.

આ પ્રાયોગિક અવલોકન સાથે સહમત ન હોવાથી, 19મી સદીના અંતમાં શરીરની ફોટોમેટ્રિક લાક્ષણિકતાઓનું વર્ણન કરવામાં મુશ્કેલીઓ ઊભી થઈ.

1900 માં મેક્સ પ્લાન્કના કિરણોત્સર્ગના ક્વોન્ટમ સિદ્ધાંત દ્વારા સમસ્યા હલ કરવામાં આવી હતી.

પ્લાન્કની પૂર્વધારણા એ મેક્સ પ્લાન્ક દ્વારા 14 ડિસેમ્બર, 1900ના રોજ આગળ મૂકવામાં આવેલી એક પૂર્વધારણા છે, જે જણાવે છે કે થર્મલ રેડિયેશન દરમિયાન ઊર્જા ઉત્સર્જિત થાય છે અને સતત નહીં, પરંતુ અલગ ક્વોન્ટામાં (ભાગો) માં શોષાય છે. આવા દરેક ક્વોન્ટમ ભાગમાં રેડિયેશનની આવર્તન ν માટે પ્રમાણસર ઊર્જા હોય છે:

જ્યાં h અથવા પ્રમાણસરતા ગુણાંક છે, જેને પાછળથી પ્લાન્કનો કોન્સ્ટન્ટ કહેવામાં આવે છે. આ પૂર્વધારણાના આધારે, તેમણે શરીરના તાપમાન અને આ શરીર દ્વારા ઉત્સર્જિત કિરણોત્સર્ગ વચ્ચેના સંબંધની સૈદ્ધાંતિક વ્યુત્પત્તિની દરખાસ્ત કરી - પ્લાન્કનું સૂત્ર.

પ્લાન્કની પૂર્વધારણાને પછીથી પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ મળી.

શરીરની ઊર્જા તેજસ્વીતા આર ટી, સંખ્યાત્મક રીતે ઊર્જા સમાન છે ડબલ્યુ, સમગ્ર તરંગલંબાઇ શ્રેણીમાં શરીર દ્વારા ઉત્સર્જિત (0શરીરની સપાટી દીઠ, એકમ સમય દીઠ, શરીરના તાપમાને ટી, એટલે કે