2. Gidrаvlikа аsоslаri. Suyuqliklаrning аsоsiy fizik xоssаlаri

Issiqlikning nurlanishi
Xarorati 0^oSdan yuqori bo’lgan barcha jismlarda issiqlik energiyasini nur energiyasiga aylanishi kuzatiladi. Bu jarayon issiqlikning nurlanishi deyiladi. Ushbu jarayonda issiqlik turli uzunlikdagi elektromagnit to’lqinlar vositasida uzatiladi. Elektromagnit to’lqinlar boshqa bir jismda yutilganda qaytadan molekulalarning issiqlik harakati energiyasiga aylanadi.
Issiqlikning nurlanish intensivligi jism haroratini ortishi bilan oshib boradi. Yuqori haroratlarda, masalan, t≥ 600^oS bo’lganda, qattiq jism va gazlar o’rtasida issiqlikning nurlanish yo’li bilan tarqalishi alohida ahamiyatga ega bo’ladi. Yorug’lik va issiqlik nurlari bir xil tabiatga ega bo’lganliklari sababli ular umumiy qonuniyatlar (nurni qaytishi, sinishi va yutilishi) bilan tavsiflanadi. Yorug’lik nurlarining to’lqin uzunligi 0.4÷0.8 mkm bo’lsa, issiqlikning nurlanish to’lqin uzunligi 0.8÷800 mkm bo’lib, spektrni ko’zga ko’rinmas qismini (infraqizil nurlar) egallaydi.
boshqa bir jism yuzasiga tushirilsa, ushbu nurning bir qismi Q_k jism yuzasidan qaytadi, bir qismi Q_yu yutiladi va yana bir qismi Q_o’ undan o’tib ketadi (22.3-rasm).

Qizdirilgan jismdan chiqarilayotgan nur oqimi Q_n o’zidan nur chiqaruvchi jismga tushirilayotgan nur energiyasi Q_n, jismga yutilgan nur energiyasini Q_yu, jism yuzasidan qaytgan nur energiyasini Q_k va jismdan o’zgarishlarsiz o’tib ketuvchi nur energiyasini esa Q_o’ deb belgilaymiz. Ushbu jarayonnnig energetik balansi, umumiy holda, quyidagicha yoziladi

Q_n = Q_yu + Q_k + Q_o’ . (22-19)
Yoki umumiy nurlanish energiyasiga Q_n nisbatan, ulushlarda
Q_yu/Q_n + Q_k/Q_n + Q_u/Q_n = 1. (22-20)
(22-20) tenglamaning tarkibiy qo’shiluvchilarini quyidagicha tahlil qilish mumkin.
Q_yu/Q_n- jismning nurlangan isssiqlik energiyasini yutish qobiliyatini tavsiflaydi. Agar Q_yu/Q_n=1 (Q_k/Q_n=0, Q_o’/Q_n =0) bo’lsa, jismga tushayotgan nur unda to’la yutiladi. Bunday jism absolyut qora jism deyiladi.
Q_k/Q_n- nisbat jismning o’ziga tushirilayotgan nurni qaytarish xususiyatini ifodalaydi. Agar Q_k/Q_n=1(Q_yu/Q_n=0, Q_o’/Q_n=0) bo’lsa, jismga tushayotgan nur uning yuzasidan to’liq qaytariladi. Bunday jism absolyut oq jism deyiladi.
Q_u/Q_n- nisbat qiymati jismning o’zidan nurni o’tkazib yuborish xususiyatini ko’rsatadi. Q_o’/Q_n=1(Q_yu/Q_n=0, Q_k/Q_n=0) bo’lsa, jism yuzasiga tushayotgan nurning hammasi undan to’la o’tib ketadi. Bunday jism absolyut shaffof bo’ladi.
Tabiatda absolyut qora, absolyut oq va absolyut shaffof jismlar mavjud emas. Ammo bu atamalar nurlanish nazariyasini ishlab chiqishda alohida ahamiyatga ega bo’ldi. Ushbu atamalar muxandislik hisoblarida va issiqlikning nurlanishi yo’li bilan issiqlik uzatish jarayonlarini tahlil etishda keng qo’llaniladi.
Texnikada kulrang jismlar tushunchasidan foydalaniladi. Bunday jismlarga tushirilgan nurning bir qismi yutiladi, bir qismi qaytariladi va uning qolgan qismini esa jism o’zidan o’tkazib yuboradi.
Issiqlikning nurlanishini tavsiflash uchun jismni nur chiqarish qobiliyati (xususiyati) tushunchasi ishlatiladi.
Jismning yuza (F) birligidan vaqt τ birligi davomida to’lqin uzunligining barcha intervali (0< < ) bo’yicha nurlangan energiyani to’la miqdori Q uning nur chiqarish xususiyatini (E, Vt/m²) ko’rsatadi
E = Q/(Fτ). (22-21)
Nurlanish energiyasi to’lqin uzunligi va jism haroratidan bog’liq bo’ladi.
Jismning nur chiqarish xususiyatini to’lqin uzunligi intervaliga nisbati nurlanish intensivligi J (Vt/m³)deyiladi:
J = dE/d . (22-22)
Ushbu tenglamani integrallash natijasida Ye va o’rtasidagi bog’liqlik aniqlanadi:
E = . (22-23)
Issiqlikning nurlanish qonuniyatlari Stefan-Bolьtsman, Kirxgof va Lambert qonunlari bilan ta’riflanadi.
Stefan-Bolьtsman qonuniga binoan absolyut qora jismning nur chiqarish qobiliyati Ye va jism yuzasining absolyut harorati T o’rtasidagi bog’liqlik quyidagicha ifodalanadi:
E = K_o T⁴, (22-24)
bu yerda K_o= 5.67^.10^-8 Vt/(m² K⁴)- absolyut qora jismning nur chiqarish doimiysi.
Amaliyotda kulrang jismlarning nur chiqarish qobiliyatini hisoblash uchun ushbu (22-24) tenglamani quyidagi ko’rinishda qo’llash qulay
E = εS_o (T/100)⁴, (22-25)
bu yerda S_o=5.67 Vt/(m^2.K⁴)- absolyut qora jismning nur chiqarish koeffitsienti; - kulrang jismning nisbiy nur chiqarish koeffitsienti yoki kulrang jismning qoralik darajasi, ε = 0÷1.
Kirxgof qonuni kulrang jismning nur chiqarish va nurni yutish xususiyatlari o’rtasidagi bog’liqlikni ifodalaydi.
A = Q_yu/Q_n , (22-26)
bu yerda A- kulrang jismning nur yutish xususiyati.
Kirxgof tomonidan
E_k = AE = εE (22-27)
ekanligi aniqlangan. Bu yerda Ye_k- kulrang jismning nur chiqarish xususiyati, Vt/(m²K).
Kirxgof qonuniga binoan muayyan haroratlardagi barcha jismlar uchun nur chiqarish va nurni yutish xususiyatlarining nisbati doimiy qiymatdir. Ushbu nisbat qiymati absolyut qora jismni berilgan haroratlardagi nur chiqarish qobiliyatiga Ye₀ teng, ya’ni:
E/A = Ye₁/A₁ = Ye₂/A₂ =…= Ye₀ = f(T). (22-28)
(22-28) tenglamaga binoan jismni nur yutish qobiliyati qanchalik katta bo’lsa, uning nurlanish xususiyati ham shunchalik katta bo’ladi. SHu sababdan, nur energiyasini yaxshi qaytaruvchi jismlar kam miqdorda nur chiqaradi. Masalan, absolyut oq jismning nurlanishi nulga teng, yoki, absolyut qora jism nurni har qanday haroratda ham to’liq yutadi va maksimal darajada nurlanadi.
Stefan-Bolьtsman va Kirxgof qonunlariga binoan, nurlanish orqali issiq jismdan sovuq jismga uzatilgan issiqlik miqdori quyidagicha aniqlanadi
Q_n = 5.67ε_kFτ[(T₁/100)⁴ - (T₂/100)⁴], (22-29)
bu yerda T₁ va T₂- issiq va sovuq jismlarning haroratlari, K; ε_k=
_(1/ε1+1/ε₂)^-1- jismlar sistemasining keltirilgan nur chiqarish koeffitsienti; ε_{1 va} ε_{2- jismlarning nisbiy nur chiqarish koeffitsientlari.}