NURLI ISSIQLIK ALMASHINUVI Reja: Asosiy tushunchalar 2. Issiqlik nurlanishning asosiy qonunlari. 3. Issiqlik balansi va issiqlik uzatish tenglamalari Asosiy tushunchalar Issiqlik texnikasining yuqori temperaturalar sohasida, nurli issiqlik almashish o‘zining jadalligi bilan boshqa issiqlik almashinuv usullaridan ustun turadi. Shuning uchun yuqori temperaturalarda ishlaydigan agregatlarni yaratishda, nurli issiqlik almashishidan yuqori darajada foydalanishni e’tiborga olish lozim. Bu avvalo, qozon qurilmalariga, sanoat pechlariga taalluqlidir. Qurilish materiallari korxonalarida, sement, ohak, shamot va boshqa meteriallarni ishlab chiqarishda bunday pechlar keng qo‘llanilmoqda. Issiqlik bir jismdan ikkinchisiga nur orqali uzatilish jarayoni nurli issiqlik almashinuvi deyiladi. Issiqlik nurlarining tarqalishi bu jism ichki energiyasining elektromagnit to‘lqin energiyasiga aylanishidir. Temperaturasi absolyut noldan farqli bo‘lgan hamma jismlar nur tarqatadi. Nurlanish energiyasi asosan nur tarqatayotgan jismning fizik xossalari va temperaturasiga bog‘liqdir. Elektromagnit to‘lqinlar bir-biridan to‘lqin uzunligi yoki tebranish chastotasi bilan farqlanadi. Agar to‘lqin uzunligi , tebranish chastotasini N bilan belgilasak, u holda barcha nurlar uchun vakuumdagi tezlik w=N=3108 m/s bo‘ladi. Nur energiyasini tashuvchi zarra sifatida foton qabul qilingan. Foton (yunon rhos (rhotos) – yorug‘lik) harakatlanayotgan vaqtda ma’lum massaga ega, tinch holatda uning massasi nolga teng bo‘ladi. Nurlar orasida ko‘zga ko‘rinadigan (=0,40,8mkm) va infraqizil (=0,8800 mkm) nurlar ko‘p miqdorda issiqlik energiyasini eltganligi sababli ular issiqlik nurlari deyiladi. Ko‘pchilik qattiq va suyuq jismlar 0 dan  gacha oraliqda bo‘lgan barcha to‘lqin uzunligidagi energiyani chiqaradi, ya’ni bu jismlarning nurlanish spektrlari yaxlit (tutash) bo‘ladi. Ba’zi jismlar uzlukli spektrli, ya’ni faqat muayyan to‘lqin uzunliklar oralig‘ida energiya nurlantiradi. Ularga qizdirilgan gazlar va bug‘lar kiradi. Nur chiqarayotgan jismning faqat temperaturasi va optik xossalari bilan aniqlanadigan nurlanish issiqlik nurlanishi deyiladi. Jismga yutilgan issiqlik nurlari atom va molekulalarning tartibsiz issiqlik harakat energiyasiga aylanadi va jismning temperaturasini oshiradi. Issiqlik nurlanishini tavsiflaydigan asosiy kattaliklarga quyidagilar kiradi: nuriy oqim Q, nurlanish zichligi E va nurlanish jadalligi (oqimning spektral zichligi) J. Vaqt birligi ichida, to‘lqin uzunligi  dan +d bo‘lgan oraliqda mos bo‘lgan nurlanish energiyasiga oqimning monoxromatik nurlanishi Q deyiladi. Spektrning 0 dan  gacha oraliqdagi to‘lqin uzunliklariga mos bo‘lgan barcha nurlanishga integral yoki nuriy oqim Q deyiladi. Jismning yuza birligidan barcha yo‘nalishlar bo‘yicha nurlanayotgan nurli oqimga jismning integral nurlanish zichligi deyiladi. E=dQ/dF (10.1) Nurlanayotgan jismning barcha yuzasi bo‘yicha tarqalayotgan nurli oqim: Q   F EdF To‘lqin uzunligining cheksiz kichik orlag‘ida tarqalayotgan oqim zichligini, shu oraliq kattaligiga nisbati oqimning spektral zichligi (jadalligi) deyiladi: J=dE/d (10.2) Jism sirtiga tushgan barcha nuriy energiya Q ning bir qismi QA jismga yutiladi, bir qismi QR undan qaytadi, qolgan qismi QD esa, jism orqali o‘tib ketadi, ya’ni Q=QA+QR+QD (10.3) Nurlanish energiyasini tarqatish, yutish, qaytarish va o‘tkazish jarayonlarining yig‘indisiga nurli issiqlik almashish deyiladi. (10.3) tenglikning ikkala qismini nuriy energiyaning umumiy miqdori Q ga bo‘lsak, quyidagini olamiz: 1, (10.4) Q Q Q Q Q Q       D R A D R A bu yerda Q Q Q , Q Q , Q D R A D R A    - mos ravishda yutilish, qaytarish va o‘tkazish xususiyatini tavsiflaydi (10.1-rasm). (10.4) tenglik nurlanish energiyasi issiqlik balansining tenglamasi deyiladi. Agar A=1 bo‘lsa, (ya’ni R=D=0), u holda jism o‘ziga tushadigan barcha nurlanishni yutadi. Bunday jism absolyut qora jism deyiladi. Agar R=1 bo‘lsa, (ya’ni A=D=0), jism o‘ziga tushgan barcha nuriy energiyani qaytaradi. Agar qaytarish geometrik optika qonunlariga bo‘ysunsa, u holda jismning sirti ko‘zgu sirt deyiladi. Agar jismdan nur diffuzion qaytsa, (lot.diffusio – tarqalish, oqish), bunday jismga absolyut oq jism deyiladi. Agar D=1 bo‘lsa, (ya’ni A=R=0), u holda jism o‘ziga tushayotgan nurlarning hammasini o‘tkazib yuboradi va absolyut tiniq (shaffof), ya’ni diatermik jism deyiladi. Tabiatda absolyut qora, oq va tiniq jismlar bo‘lmaydi. Neft qurumi, qor va muz o‘zining xossalari jihatidan absolyut qora jismga yaqin turadi. Ularning yutilish koeffitsiyenti A=0,90,96. 10.1-rasm. Tushayotgan nurlanishning taqsimlanishi Metallarning silliqlangan sirti uchun R=0,97 ga teng. Bir va ikki atomli gazlarning hammasini diatermik (D1) jismlar deb hisoblash mumkin. Uch atomli va ko‘p atomli gazlar, ularning aksincha issiqlik energiyasini yutadi va chiqaradi. Havo ham deyarli shaffof muhit hisoblanadi, lekin uning tarkibida suv bug‘lari bo‘lsa, uning shaffofligi keskin kamayadi. Real jismlar oz yoki ko‘p darajada qora, ko‘zgusimon va tiniq bo‘ladi. Spektral yutish xususiyati tushayotgan nurlanishning to‘lqin uzunligiga bog‘liq bo‘lmagan jismlar kul rang jismlar deyiladi. Barcha real jismlar uchun A, R va D koeffitsiyentlar doimo birdan kichik bo‘ladi. Amalda, real jismlarni kul rang jismlar deb qabul qilish mumkin. Shuni nazarda tutish lozimki, issiqlik nurlarini qaytarish va yutishda sirtning rangi emas, balki sirtning holati katta ahamiyatga ega. Masalan, oq sirt faqat yorug‘lik nurlarini yaxshi qaytaradi, ko‘rinmas issiqlik nurlarini esa, qora sirtga o‘xshab yaxshi yutadi. 2. Issiqlik nurlanishning asosiy qonunlari Plank qonuni. Absolyut qora jismlar absolyut noldan yuqori temperaturada o‘zidan fazoga barcha to‘lqin uzunlikdagi nurlarni tarqatib turadi. Bir xil temperaturada absolyut qora jismlarning nurlanish jadalligi boshqa real jismlarnikiga qaraganda yuqori bo‘ladi. Nurlanish jadalligi J,o ni to‘lqin uzunligi  va temperatura T ga bog‘liqligi Plank qonuni bilan belgilanadi: 1 5 1 )1 ( 2 1    T C o e c J    (10.5) bu yerda: C1=0,37410-15Vtm2; S2=1,438810-2 mK – Plank doimiylari; e – natural logarifm asosi. Nurlanish jadalligini to‘lqin uzunligi va temperatura bo‘yicha Plank qonuniga asosan taqsimlanishi 10.2-rasmda tasvirlangan. 10.2-rasm. Absolyut qora jismning nurlanish jadalligini to‘lqin uzunligi va temperaturaga bog‘liqligi Vin qonuni. 10.2-rasmdan ko‘rinib turibdiki, jismning temperaturasi orttirilsa, uning nur tarqatish jadalligining maksimumi qisqa to‘lqin tomonga siljiydi. Bu qonuniyatni V. Vin 1893 yili taklif etgan va uning matematik ifodasini bergan: max=0,0028989/T yoki Tmax=v=2,89810-3mK (10.6) Bu V.Vinning siljish qonuni deyiladi. Siljish qonuniga muvofiq jismlar nur ko‘rinishida tarqatadigan elektromagnit to‘lqinlarning jadalligi har xil temperaturada turlicha bo‘ladi. Masalan, elektr isitkichning temperaturasi T=1100 K bo‘lganda, u max=310-6 m bo‘lgan to‘lqin uzunlikdagi nurni tarqatadi, uning spektri asosan infraqizil nurdan iborat bo‘ladi. Quyosh (T=5500 K) nuri to‘lqin spektrini olsak, undagi to‘lqin uzunlik max=510-7m ga to‘g‘ri keladi. Bu to‘lqin uzunlik spektrning ko‘zga ko‘rinadigan qismiga to‘g‘ri keladi. Stefan-Bolpsman qonuni. Tajriba natijalari asosida I. Stefan (1879 yili) quyidagi qonuniyatni aniqladi: absolyut qora jismning nurlanish xususiyati uning absolyut temperaturasining to‘rtinchi darajasiga to‘g‘ri proporsional bo‘ladi. Bu qonuniyatni 1884 yili A. Bolsman nazariy jihatdan isbotlab bergan. 1 4 0 0 0 0 ( 100) , T Е J d C          (10.7) bunda S0 – absolyut qora jismning nurlanish koeffitsiyenti. [C0=5,67Vt/(m2K4)]; T – jism sirtining temperaturasi, K. Bu qonunni yana quyidagi ko‘rinishlarda ham yozish mumkin: E0=G0T4, (10.8) Kul rang jismlar uchun: 4 4 0 0( ) ( ) 100 100 T T E E C C        10.9 bu yerda: G0 – 5,6710-8Vt/(m2K) – Stefan doimiysi; S – kul rang jismning nurlanishi; =E/E0 – kul rang jismning qoralik darajasi. Kirxgof qonuni. Absolyut qora va kulrang jismlarning issiqlik nurlarini yutish va tarqatish ‘ossalari orasidagi boьlanishni G. Kirxgof 1882 yili o‘rganib, quyidagi qonuniyatni ochgan: 3 0 1 2 0 1 2 3 0 ...... ( ), E E E E E T A A A A     (10.10) bu yerda: E0(T) – absolyut qora jismning nurlanish xususiyati. Jismning nur chiqarish (nurlanish) xususiyatining yutish xususiyatiga nisbati jismning tabiatiga bog‘liq emas va bir xil temperaturadagi barcha jismlar uchun bir xil bo‘lib, shu temperaturadagi absolyut qora jismning nurlanish xususiyatiga teng. (10.10) tenglamadan ko‘rinib turibdiki, kul rang jismning yutilish koeffitsiyenti qanchalik katta bo‘lsa, u shunchalik ko‘p nurlanadi. YUtilish koeffitsiyenti birdan kichik (0<A<1) bo‘lgani sababli, bir xil temperaturada kul rang jismning nurlanish xususiyati E, absolyut qora jismning nurlanish xususiyatidan kichik bo‘ladi. Kirxgof qonunidan, (10.9) va (10.10) tenglamalardan ko‘rinib turibdiki, kul rang jismning qoralik darajasi son jihatdan uning yutish xususiyatiga teng: A= (10.11)  kattalik o‘zgarmas bo‘lgani uchun, kul rang jismning yutish xususiyati to‘lqin uzunligiga va temperaturaga bog‘liq emas. 10.1-jadvalda ba’zi kul rang jismlarning qoralik darajasi keltirilgan. Lambert qonuni Jism sochayotgan nurlanish energiyasi fazoda har xil jadallik bilan tarqaladi. Nurlanish jadalligini yo‘nalishga bog‘liqligini belgilaydigan qonunga Lambert qonuni deb aytiladi. Lambert qonuniga asosan, absolyut qora jism sirtidan turli yo‘nalishlar bo‘yicha nurlanayotgan energiya miqdori, berilgan yo‘nalish va jism sirtiga tushirilgan normal o‘rtasidagi burchakning kosinusiga proporsionaldir. E=Encos, (10.12) Bu yerda: En – normal bo‘yicha nurlanish energiyasi. Turli materiallarning qoralik darajasi. 10.1-jadval Material t,C  Material t,C  Alyuminiy (silliqlangan) 50-500 0,04-0,06 Yog‘och 20-70 0,8-0,9 Bronza 50 0,1 Qog‘oz 20-100 0,9 Oltin (silliqlangan) 200-600 0,02-0,03 Shisha 20-100 0,9-0,92 Qizil g‘isht 25-300 0,9 Moyli bo‘yoq 20-100 0,86-0,92 Gips 20 0,9 Lak 20-100 0,8-0,95 Asbest 20-300 0,9-0,95 Oq emal 20 0,9 Demak, nurlanish sirtiga perpendikulyar bo‘lgan yo‘nalishda energiya eng ko‘p nurlanadi, ya’ni =0 da.  burchak ortishi bilan nurlanish energiyasi kamayadi va =90 da nolga teng bo‘ladi (10.3-rasm). Lambert qonuni absolyut qora jism uchun to‘g‘ri bo‘lib, g‘adir-budur kul rang jismlar uchun bu qonun faqat =060 da to‘g‘ridir. 10.3-rasm. Jismning turli yo‘nalishlar bo‘yicha nurlanishi (Lambert qonuniga doir) 3. Qattiq jismlar orasida nurli issiqlik almashinuvi. Parallel sirtlar. Ma’lumki, barcha jismlar absolyut noldan yuqori temperaturada o‘zidan fazoga elektromagnit to‘lqinlarni tarqatib turadi. SHuning uchun jismning to‘liq nurlanish energiyasini hisoblashda jismning o‘zini nurlanish energiyasini (E1) ham hisobga olish kerak. Agar boshqa jismlar tomonidan shu jismga energiyasi E2 bo‘lgan nurlanish tushsa, shundan A1E2 energiya yutiladi, (1-A1). E2 energiya qaytadi, u holda (D=0) Eef1=E1-A1E2=E1+(1-A1)E2-E1+R1E2 (10.13) Eef1 kattalikni jismning effektiv nurlanishi deyiladi. Ikki parallel sirtlar misolida qattiq jismlar orasidagi issiqlik almashinuvini ko‘rib chiqaylik (10.4-rasm). Bu sirtlarning temperaturalari mos ravishda T1 va T2 (T1T2) va yutilish koeefisentlari A1 va A2 bo‘lsin. Sirtlar orasidagi masofani shunday tanlaymizki, natijada har bir sirtning nurlanishi narigisiga etib borsin. Bu sirtlar orasidagi nurli issiqlik almashinuvi kattaligi quyidagiga teng: E=Eef1-Eef2, Bunda Eef1=E1+(1-A1)Eef2, Eef2=E2+(1-A2)Eef1. 10.4-rasm. Ikki parallel sirtlar orasida nurli issiqlik almashinuvi sxemasi Bu tenglamalar tizimini Eef1 va Eef2 ga nisbatan echib, E1 va E2 o‘rniga Stefan – Bolьsman qonunidan ularning ifodasini va A1 hamda A2 o‘rniga mos ravishda 1 va 2 larni (chunki A=) qo‘yamiz. O‘zgartirishlardan so‘ng quyidagi tenglikni hosil qilamiz: (10.14) (100) (100) 1 1/ / 1 1 Q 4 2 4 1 2 1 F T T Co EF            bu yerda: 4 2 4 1 (100) (100) T T    - temperatura ko‘paytiruvchisi deyiladi; 1 1/ / 1 1 2 1      Ek - jismlar tizimining keltirilgan qoralik darajasi deyiladi;     F C C C C C C C C C o o o o k o k Q 1/ / 1 1 1/ 1/ / 1 1 2 1 2 1         keltirilgan nurlanish koeffitsiyenti deyiladi. Keltirilgan nurlanish koeffitsiyenti, agar temperatura ko‘paytiruvchisi 1 K va har bir sirtning yuzasi 1m2 bo‘lsa, 1-sirtdan 2-sirtga 1 s da uzatilayotgan nurlanish energiyasini bildiradi. Demak, (10.14) formulani quyidagicha yozish mumkin: (10.15) ] [ Q F Bт C F C k o k      Shunday qilib, nurli issiqlik almashinuvini jadalligini orttirish uchun k va 0 ni ya’ni issiqlik almashinuvida ishtirok etayotgan sirtlarning qoralik darajasini va temperaturalar farqini orttirish lozim. Jism va uning qobig‘i orasidagi nurli issiqlik almashinuvi. Texnikada, bir jism ikkinchi jism ichida joylashgan holdagi nurli issiqlik almashishini hisoblash kabi masalalar ko‘p uchraydi (10.5- rasm). 10.5-rasm. Yopiq joyda jismlar orasidagi nurli issiqlik almashish sxemasi Ichki jism kattaliklarini A1, S1, 1, T1, F1 va tashqi jism kattaliklarini A2, S2, 2, T2, F2 orqali belgilaymiz. Parallel sirtlar o‘rtasidagi issiqlik almashinuvidan farqli ravishda ichki jismga tashqi jism nurlanishidan faqat  qismi tushadi xolos, energiyaning qolgan qismi (1-) tashqi jismning sirtiga tushadi. Ichki jismning effektiv nurlanishi o‘zining nurlanishidan va tashqi jismdan tushgan nurlanishdan (buni ichki jism qaytaradi) tashkil topadi. E1ef=E1F1+(1-A1)E2ef, (10.16) Tashqi jismning effektiv nurlanishi o‘zining nurlanishidan, ichki jismdan qaytgan va o‘zining nurlanishidan qaytgan energiyalardan tashkil topadi. E2ef=E2F2+(1-A2)E1ef+(1-A2)(1-)E2ef (10.17) Jismlar o‘rtasidagi issiqlik almashinuvi kattaligi quyidagiga teng: =E1ef-E2ef (10.18) (10.16) va (10.17) tenglamalarni birgalikda echib va E1ef va E2ef ni oxirgi tenglamaga qo‘yib, quyidagini hosil qilamiz: (10.19) (100) ] 100) [( 1 ) ( 1 1 1 Q 1 4 2 4 1 0 2 2 1 1 F T T C C F F C     1 ) 1 ( 1 0 2 2 1 1 C C F F C Ck    deb belgilaymiz. U holda jism va uning qobig‘i o‘rtasidagi nurli issiqlik almashishi quyidagi tenglamadan aniqlanadi: (10.20) /100) ] ( /100) [( Q 4 2 4 1 1 T T Ck F   Agar Ck o‘rniga jismlar tizimining keltirilgan qoralik darajasini qo‘ysak, u holda (10.20) tenglamani quyidagicha yozish mumkin: (10.21) (100) ] 100) [( )1 ( 1 1 1 Q 4 2 4 1 1 0 2 2 1 1 T T F C F F       Agar F1<<F2 bo‘lsa, u holda F1/F2 0 bo‘ladi va Ck=C1 bo‘lib, issiqlik almashinuv tenglamasi quyidagi ko‘rinishga keladi: (10.22) /100) ] ( /100) [( Q 4 2 4 1 1 1 T T C F   Ixtiyoriy joylashgan jismlar Ixtiyoriy joylashgan jismlar uchun nurli issiqlik almashinuv tenglamasini keltirib chiqarish juda qiyin bo‘lib, bu masala faqat ba’zi sodda hollar uchun o‘z yechimini topgan (10.6-rasm). Ikkita ixtiyoriy joylashgan jismlar uchun nurli issiqlik almashishni quyidagi formuladan hisoblash mumkin:      2 1 , cos cos (100)] [(100) Q 2 2 2 1 1 2 4 1 0 2 1 F F dF r dF T T C C C    bunda  0 1 2 C C C shu jismlar tizimining keltirilgan nurlanish koeffitsiyenti;     2 2 2 1 1 2 1 cos cos dF r dF F F    nurlanishning burchak koeffitsiyenti. Bu kattalik nurlanayotgan jismlarning o‘lchamiga, shakliga va o‘zaro joylashishiga bog‘liqdir. Burchak koeffitsiyentni matematik hisoblash sodda hollar uchun ham qiyin bo‘lib, uni asosan grafik usulda aniqlanadi. Texnik masalalarni yechishda, burchak koeffitsiyenti odatda jadvaldan olinadi. 4. Ekranlar Texnikaning turli sohalarida nurli issiqlik almashinuv jadalligini kamaytirish lozim bo‘ladi. Masalan, temperaturasi yuqori bo‘lgan sexlarda ishchilarni issiqlik nurlaridan himoya qilish kerak bo‘ladi. Shuning uchun nur energiyasini kamaytirish maqsadida turli xil geometrik shakldagi to‘siqlar (ekranlar) qo‘yiladi. Bu bilan 10.6-rasm. Ixtiyoriy joylashgan jismlar uchun nurli issiqlik almashinuvi issiqlik texnikasi asbob-uskunalari himoyalanadi va ularning yaxshi holda uzoq muddat ishlashi ta’minlanadi. Odatda, ekranlar qaytarish xususiyati yuqori bo‘lgan yupqa metall tunukadan tayyorlanadi. Ikki parallel sirtlar o‘rtasida joylashgan ekranni issiqlik uzatishga ta’sirini ko‘rib chiqaylik. Sirtlar va ekran yuzalarini bir xil deb hisoblaymiz, sirtlar temperaturasi T1 va T2 o‘zgarmas bo‘lib, T1  T2 bo‘lsin. Sirtlar va ekranning nurlanish koeffitsiyentlarini ham bir-biriga teng deb olaylik. U holda, ekransiz sirtlar orasidagi, birinchi sirt va va ekran orasidagi hamda ekran va ikkinchi sirt orasidagi keltirilgan nurlanish koeffitsiyentlari bir xil bo‘ladi. Birinchi sirtdan ikkinchi sirtga uzatilayotgan issiqlik oqimini (ekransiz) quyidagi tenglamadan aniqlaymiz: /100) ] ( /100) [( 4 2 4 1 0 T T C q k   Birinchi sirtdan ekranga uzatilayotgan issiqlik oqimini quyidagi formuladan topamiz: /100) ] ( /100) [( 4 4 1 1 эк k T T C q   Ekrandan ikkinchi sirtga uzatilayotgan issiqlik oqimini esa, quyidagi tenglamadan aniqlaymiz: /100) ] ( /100) [( 4 2 4 2 T Т C q эк k   Issiqlik almashinuvi turg‘un, ya’ni sirtlar temperaturalari o‘zgarmas bo‘lganda q1=q2 bo‘ladi. Shuning uchun: Sk[(T1/100)4-(Tek/100)4]=Sk[(Tek/100)4-(T2/100)4], Bundan /100) ] ( /100) 2[( 1 /100) ( 4 2 4 1 4 T T Т эк   Ekran temperaturasi ifodasini yuqoridagi tenglamalarga qo‘yib, birinchi sirtdan ikkinchi sirtga ekran orqali o‘tgan issiqlik oqimini aniqlaymiz: /100) ] ( /100) [( 2 1 4 2 4 1 1 2 T T C q k    Birinchi va oxirgi tenglamalarni taqqoslab, sirtlar o‘rtasida ekran bo‘lganda issiqlik almashinuvi ikki marta kamroq bo‘lishini aniqlaymiz: (10.23) 2 1 0 1 2 q q   Ekranlar sonini orttirish usuli bilan nur issiqligi almashinuvini bir necha o‘n martalab kamaytirish mumkin. Nur issiqlik almashinuvi ekran materialiga va uning sirtining holatiga bog‘liq. Masalan, oksidlangan temir tunukasi ekran sifatida qo‘llanilsa, bu ekran nur issiqligi miqdorini 13 marta, shunday tunukadan uchtasi qo‘yilsa, 39 marta kamaytiradi. 5. Gazlarning nurlanishi Gazlarning nurlanishi qattiq jismlarning nurlanishidan keskin farq qiladi. Bir va ikki atomli gazlarning (vodorod, kislorod, azot, geliy va boshqalar) nur chiqarish va yutish xususiyatlari ni’oyatda kichik. Ular issiqlik nurlari uchun shaffof hisoblanadilar. Uch va ko‘p atomli gazlarning (SO2, N2O va boshqalar) nurlanish va nur yutish xususiyatlari yuqori bo‘lib, bundan amalda foydalaniladi. Gazlarning aksariyati ma’lum to‘lqin uzunlikdagi nurlarni chiqaradi va yutadi, ya’ni ular nur chiqarish-yutishda tanlash xususiyatiga egadirlar Bunga asosiy sabab shuki, gazlarda nur chiqarish va yutish erkin molekulalar tomonidan amalga oshiriladi. Qattiq jismlarda esa, bu jarayon nihoyatda ko‘p bog‘langan molekulalar tomonidan amalga oshiriladi. Erkin molekulalardagi elektronlarning energiya sathi har bir modda uchun ma’lum bir qiymatga ega bo‘ladi. Shuning uchun elektronlar bir sathdan boshqasiga o‘tganda, ma’lum bir energiyali fotonni yutadi yoki tarqatadi. Qattiq jismlarda esa elektronlar qo‘shni atomlarning ta’sir kuchlari ostida bo‘ladi. Shu sababli, nur chiqarish va yutishda ma’lum bir energiyali elektronlar emas, balki barcha imkoniyati borlari ishtirok etadi. Gazlarda nurli issiqlik almashinuvining boshqa xususiyatlaridan biri shundan iboratki, nur chiqarish va yutish jarayonida gazning barcha mikrozarralari ishtirok etadi. Ma’lumki, qattiq jismlarda esa, aniq bir sirt ishtirok etadi. Bu xususiyat esa, gazlardagi issiqlik almashinuvini hisoblashni murakkablashtirib yuboradi. Gaz tarqatayotgan yoki yutayotgan energiya miqdori gazning temperaturasiga, gaz qatlami qalinligiga va molekulalarning konsentrasiyasiga bog‘liq. Molekulalarning konsentrasiyasi gazning parsial bosimi R bilan, gaz qatlamining qalinligi esa nurning o‘rtacha uzunligi l bilan belgilanadi. Gaz nurlanishining integral yutish xususiyati A va spektral jadalligi E gaz temperaturasining T va Rl ko‘paytmaning funksiyasi sifatida aniqlanadi. (10.24) ). , ( ); , (      T pl E f T pl A    Tajribadan, gazlarning nurlanish xususiyati absolyut temperaturaning n– darajasiga proporsional ekanligi aniqlangan. Karbonat angidrid uchun n=3,5, suv bug‘i uchun n=3 ga teng. Taxminiy hisoblashda gazlarning nurlanishi temperaturaning to‘rtinchi darajasiga proporsional deb hisoblanadi. Temperaturasi Tg bo‘lgan gaz bilan, uni o‘rab turgan Tm temperaturali muhit o‘rtasidagi issiqlik almashinuvi quyidagi formuladan aniqlanadi: (10.25) , (100) ] (100) [ Q 4 4 0 M Г Г Г эф F Тм A T C     bunda ef – muhitning effektiv qoralik darajasi; g va Ag – mos ravishda gazning Tg temperaturadagi qoralik darajasi va uning Tm temperaturadagi yutish xususiyati; Fm – issiqlik almashinuv yuzasi. ef ni taxminan quyidagi formula bo‘yicha hisoblash mumkin: , 2 1  g эф   bunda g – devorning qoralik darajasi (g =0,70,9). g va Ag ning qiymatlari maxsus adabiyotlardagi nomogrammalardan aniqlanadi. 6. Murakkab issiqlik almashish jarayonlari Issiqlikning temperaturasi yuqori bo‘lgan jismdan temperaturasi past bo‘lgan jismga qattiq devor orqali uzatilishi texnikada eng mu’im va ko‘p foydalalniladigan jarayonlardan biridir. Bunday issiqlik uzatishda barcha issiqlik almashinuv usullari – issiqlik o‘tkazuvchanlik, konveksiya va nurlanish baravar ishtirok etadilar. Barcha issiqlik almashinuv usullarini hisobga oladigan issiqlik almashinuvga murakkab issiqlik almashish deyiladi. Murakkab issiqlik almashishda uzatilgan issiqlik miqdori q1 konvektiv issiqlik almashinuvda uzatilgan issiqlik miqdori qk va nurli issiqlik almashinuvda uzatilgan issiqlik miqdori qn larning yig‘indisiga teng. (10.26) ), ( ) ( ) ( g g н g k н k T T T T T T q q q            bu yerda: =k+n; n – nurli issiqlik almashinuv koeffitsiyenti;  - effektiv issiqlik berish koeffitsiyenti; n koeffitsiyent quyidagi tenglikdan aniqlanadi: (10.27) ,] /100) ( /100) [( 4 4 g g k g н н T T T T C T T q       bu yerda: T – suyuqlik yoki gaz temperaturasi; Tg – devor temperaturasi; Sk – keltirilgan nurlanish koeffitsiyenti. Tekshirilayotgan hol uchun (10.8-rasm), issiqlik uzatish koeffitsiyenti quyidagi tenglamadan aniqlanadi:  10.28 1 1 1 1 1 1 2 2 1 1 2 1          н k к К           Yuqorida aytib o‘tilganlardan ko‘rinib turibdiki,  nihoyatda murakkab kattalik bo‘lib, u turli omillarga bog‘liq bo‘ladi. Ayniqsa,  ga temperaturaning ta’siri katta bo‘ladi. Masalan, jism bilan havoning tabiiy konveksiyasida: tg=0C; GrRr=1081012; Ck=4,7 BT/(m2K4); bo‘lganda, agar t= 150S bo‘lsa. n=k=8,3 Vt/(m2K); t=500 C bo‘lsa n4k; t=1000 C bo‘lsa n20k bo‘ladi. Ba’zi hollarda qattiq jism bilan atrof muhit o‘rtasida issiqlik almashinuvi faqat bir usulda amalga oshadi. Masalan, qattiq jism bilan tomchi suyuqlik issiqlik almashishsa nurlanish bo‘lmaydi, chunki tomchi suyuqliklar nurni deyarli o‘tkazmaydi va bu hol uchun k. Agar jismlar o‘rtasida issiqlik almashinuvi chuqur vakuum sharoitida ro‘y bersa, u holda konveksiya issiqlik almashishga deyarli ta’sir etmaydi va n bo‘ladi. Sof holda nurli issiqlik almashish to‘liq vakuumda ro‘y beradi. Nazorat uchun savollar 1. Nurlanishga ta’rif bering. 2. Nurlanish energiyasi qanday aniqlanadi? 3. Absolyut qora jism deb nimaga aytiladi? 4. Absolyut oq jism. 5. Plank qonunini ta’riflang. 6. Vin qonuni. 7. Stefan – Bolsman qonuni. 8. Nurlanish koeffitsiyenti. 9. Kirxgof qonuni. 10. Lambert qonuni. 11. Kul rang jism deb qanday jismga aytiladi? 12. Parallel sirtlar orasida nurli issiqlik almashinuvi qanday kattaliklarga bog‘liq? 13. Effektiv nurlanish. 14. Ekranlar qachon qo‘llaniladi? 15. Gazlarning nurlanishi. 16. Murakkab issiqlik almashinuvi deb nimaga aytiladi?