Radiasi Perpindahan Panas Suatu Benda

Perpindahan panas karena emisi gelombang elektromagnetik yang dikenal sebagai radiasi termal

Perpindahan panas melalui radiasi terjadi dalam bentuk gelombang elektromagnetik terutama di wilayah inframerah. Radiasi yang dipancarkan oleh tubuh merupakan konsekuensi dari agitasi termal dari molekul menulis. Radiasi perpindahan panas dapat digambarkan dengan referensi ke apa yang disebut 'benda hitam' .

The Black Tubuh

benda hitam
Sebuah benda hitam didefinisikan sebagai badan yang menyerap semua radiasi yang jatuh pada permukaannya. Tubuh hitam yang sebenarnya tidak ada di alam - meskipun karakteristiknya yang didekati oleh sebuah lubang di kotak diisi dengan bahan yang sangat serap. Spektrum emisi seperti tubuh hitam pertama kali sepenuhnya dijelaskan oleh Max Planck.
Sebuah benda hitam adalah badan hipotetik yang benar-benar menyerap semua panjang gelombang insiden radiasi termal di atasnya. Badan tersebut tidak memantulkan cahaya, dan karena itu tampak hitam jika suhu mereka cukup rendah sehingga tidak menjadi diri bercahaya. Semua blackbodies dipanaskan sampai suhu tertentu memancarkan radiasi termal.
Energi radiasi per satuan waktu dari hitam sebanding dengan kekuatan keempat suhu mutlak dan dapat dinyatakan dengan Hukum Stefan-Boltzmann sebagai
q = σ T 4 A         (1)
mana
q = perpindahan panas per satuan waktu (W)
σ = 5,6703 10 -8 (W m / 2 K 4 ) - The Stefan-Boltzmann Konstan
T = suhu mutlak Kelvin (K)
A = area tubuh memancarkan (m 2 )

The Stefan-Boltzmann konstan di Unit Imperial

σ = 5,6703 10 -8 (W / m 2 K 4 )
    0,1714 = 10 -8 (Btu / (h ft 2 o R 4 ))
    = 0.119 10 -10 (Btu / (jam dalam 2 o R 4 ))

radiasi panas dari tubuh hitam - lingkungan nol mutlak

Contoh - Radiasi dari permukaan Matahari
Jika suhu permukaan matahari adalah  5800 K  dan jika kita berasumsi bahwa matahari dapat dianggap sebagai benda hitam energi radiasi per satuan waktu dapat dinyatakan dengan memodifikasi (1) seperti
 q / A = σ T 4
    = ( 5,6703 10 -8 W / m 2 K 4 ) (5800 K) 4
    =  6.42 10 7  (W / m 2 ) 

Badan Gray dan Emissivity Koefisien

tubuh abu-abu
Untuk obyek selain blackbodies ideal ('tubuh abu-abu') yang  Hukum Stefan-Boltzmann  dapat dinyatakan sebagai
q = ε σ T 4  A          (2)
mana
ε  = emisivitas obyek (satu untuk benda hitam)

Untuk tubuh abu-abu radiasi insiden (juga disebut iradiasi) sebagian disajikan, diserap atau dikirimkan.

Insiden tercermin ditransmisikan diserap iradiasi radiasi
Koefisien emisivitas terletak pada kisaran  0 <  ε  <1  , tergantung pada jenis bahan dan suhu permukaan. Emisivitas dari beberapa bahan umum

Radiasi Net Loss Tingkat

Jika suatu benda panas memancarkan energi dengan lingkungannya pendingin tingkat kehilangan panas radiasi bersih dapat dinyatakan sebagai
q = ε σ (T h 4 - T c 4 ) A c         (3)
mana
T h = temperatur absolut panas tubuh (K)
T c = lingkungan dingin suhu mutlak (K)
Sebuah c = luas objek (m 2 )
Kehilangan panas dari permukaan yang dipanaskan dengan lingkungan dipanaskan dengan suhu rata-rata bercahaya ditunjukkan dalam grafik di bawah ini.
radiaton panas dari permukaan yang dipanaskan dengan lingkungan tanpa pemanas

Hukum kosinus Lambert

Emisi panas dari permukaan di sudut β  dapat dinyatakan dengan hukum cosinus Lambert sebagai
q β q = β cos (4)
mana
q β = emisi panas di sudut β 
q = emisi panas dari permukaan
β = sudut 

Koefisien emisivitas - ε - menunjukkan radiasi panas dari 'tubuh abu-abu' menurut UU Stefan-Boltzmann, dibandingkan dengan radiasi panas dari ideal 'benda hitam' dengan koefisien emisivitas ε = 1.
Koefisien emisivitas - ε - untuk beberapa bahan umum dapat ditemukan pada tabel di bawah. Perhatikan bahwa koefisien emisivitas untuk beberapa produk bervariasi dengan suhu. Sebagai pedoman yang emmisivities bawah ini didasarkan pada suhu 300 K.
Permukaan Material Koefisien emisivitas
- ε -
Paduan 24ST Dipoles 0.09
Alumina, Flame disemprot 0,8
Aluminium sheet Komersial 0.09
Aluminium Foil 0.04
Aluminium Lembar Komersial 0.09
Aluminium Berat teroksidasi 0,2-0,31
Aluminium sangat dipoles 0,039-0,057
Aluminium anodized 0.77
Aluminium Rough 0.07
Cat Aluminium  0,27-0,67
Antimony, dipoles 0,28-0,31
Papan asbes  0.96
Kertas Asbes 0,93-0,945
Aspal 0.93
Basalt 0.72
Beryllium 0.18
Berilium, Anodized 0.9
Bismuth, cerah 0.34
Black Body Matt 1.00
Hitam lacquer pada besi 0.875
Hitam Parson Optical 0.95
Hitam Silicone Cat 0.93
Hitam Epoxy Cat 0.89
Hitam Enamel Cat 0.80
Kuningan Plat Kusam 0.22
Kuningan Rolled Plate Permukaan Alam 0.06
Kuningan Dipoles 0.03
Kuningan teroksidasi 600 o C 0,6
Brick, kasar merah 0.93
Brick, fireclay 0.75
Kadmium 0.02
Karbon, tidak teroksidasi 0.81
Filamen karbon 0.77
Karbon ditekan permukaan diisi 0.98
Cast Iron, baru berubah 0.44
Cast Iron, berbalik dan dipanaskan 0,60-0,70
Chromium dipoles 0.058
Beton 0.85
Beton, kasar 0.94
Ubin Beton 0.63
Kapas Kain 0.77
Tembaga dilapisi 0.03
Tembaga dipanaskan dan ditutupi dengan lapisan oksida tebal 0.78
Tembaga Dipoles 0,023-0,052
Tembaga Paduan Nikel, dipoles 0.059
Kaca halus 0,92-0,94
Kaca, pyrex 0,85-0,95
Emas tidak dipoles 0.47
Emas dipoles 0.025
Granit 0.45
Gypsum 0.85
Ice halus 0.966
Ice kasar 0,985
Inconel X ddioksidasi 0.71
Besi dipoles 0,14-0,38
Besi, plat berkarat merah 0.61
Besi, gelap permukaan abu-abu 0.31
Besi, ingot kasar 0,87-0,95
Cat jelaga 0.96
Timbal unoxidized murni 0,057-0,075
Memimpin teroksidasi 0.43
Limestone 0,90-0,93
Lime mencuci 0.91
Magnesium Oksida 0,20-0,55
Magnesium Dipoles 0,07-0,13
Marmer Putih 0.95
Masonry diplester 0.93
Merkuri cair 0.1
Mild Steel 0,20-0,32
Molibdenum dipoles 0,05-0,18
Nikel, elctroplated 0.03
Nikel, dipoles 0.072
Nikel, teroksidasi 0,59-0,86
Kawat Nichrome, cerah 0,65-0,79
Oak, direncanakan 0.89
Cat minyak, semua warna 0,92-0,96
Offset kertas 0.55
Plaster 0.98
Platinum, piring dipoles 0,054-0,104
Porcelain, mengkilap 0.92
Cat 0.96
Kertas 0.93
Plaster, kasar 0.91
Plastik 0.91
Mengkilap porselen 0.93
Kaca kuarsa 0.93
Kertas atap 0.91
Karet, piring mengkilap keras 0.94
Karet Nat Keras 0.91
Karet Nat Lembut 0.86
Pasir 0.76
Serbuk gergaji 0.75
Silicon Carbide 0,83-0,96
Perak Dipoles 0,02-0,03
Baja ddioksidasi 0.79
Baja Dipoles 0.07
Stainless Steel, lapuk 0.85
Stainless Steel, dipoles 0.075
Stainless Steel, tipe 301 0,54-0,63
Baja galvanis Old 0.88
Baja galvanis Baru 0.23
Tile 0.97
Tin unoxidized 0.04
Titanium dipoles 0.19
Tungsten dipoles 0.04
Tungsten filamen berusia 0,032-0,35
Air 0,95-0,963
Kayu Beech, direncanakan 0.935
Kayu Oak, direncanakan 0.885
Kayu, Pine 0.95
Besi Tempa 0.94
Zink Tarnished 0.25
Zink dipoles 0.045


Konstanta radiasi adalah produk antara Stefan-Boltzmann konstan - σ - dan emisivitas konstan - ε - material. Radiasi konstan beberapa bahan umum dapat ditemukan pada tabel di bawah.
Produk Radiasi Konstan
(10 -8  W / m 2 o C 4 ) (10 -8  Btu / (h ft 2 o F 4 ))
Hitam tubuh 5.7 0.173
Kuningan, kusam 0.152 0.036
Brick 5.16 0.156
Besi cor, kasar teroksidasi 5.09 0.154
Tembaga, dipoles 0.119 0.028
Cotton 4.23 0.128
Kaca 5.13 0.155
Lampu hitam 5.16 0.156
Cat minyak 4.30 0.130
Kertas 4.43 0.134
Plaster 5.16 0.156
Pasir 4.20 0.127
Serutan 4.10 0.124
Silk 4.30 0.130
Perak 1.19 0,0046
Berita 0.26 0,0077
Air 3.70 0.112
Kayu 4.17 0.126
Wol 4.30 0.130
Besi tempa, kusam teroksidasi 5.16 0.156
Besi tempa, dipoles 1.55 0.047
Zinc, kusam 0.152 0.036
σ = 5,6703 10 -8 (W / m 2 K 4 ) = 0,1714 10 -8 (Btu / (h ft 2 o R 4 )) - Stefan-Boltzmann Konstan
ε = emisivitas koefisien dari objek ( ε = 1 untuk benda hitam)


Post a Comment

Diberdayakan oleh Blogger.