Почему тепловое излучение чёрного тела больше, чем белого

[Michaele]

Почему при одинаковой температуре энергия теплового излучения у чёрного тела больше, чем у белого?

[sergey zhukov]

Michaele
Вместо белого лучше сказать - зеркального.

Абсолютно черное тело поглощает все падающее излучение, переваривает его, и излучает обратно в виде спектра излучения абсолютно черного тела. Поверхность абсолютно черного тела совершенно прозрачна для входящего и выходящего излучения. Все, что идет с его поверхности - это излучение. Никакого отражения.

Зеркальное тело отражает все падающее на него излучение. Кроме того, оно отражает "внутрь" так же и все внутреннее, исходящее изнутри него, излучение. Поверхность зеркального тела совершенно непрозрачна для входящего и выходящего излучения. Все, что идет с его поверхности - это отражение. Никакого излучения. Зеркальное тело - это черное тело, покрытое абсолютной зеркальной оболочкой, непроницаемой на вход и выход.

Если посмотреть в тепловизор, скажем, на одинаково нагретые полированный металл и пластик (причем вокруг нет источников тепла, которые отражались бы в металле), то сразу можно заметить, что полированный металл излучает гораздо меньше пластика. Работает внутреннее зеркальное отражение. Поэтому хорошие алюминиевые радиаторы для электроники красят черной краской или химически чернят, а не оставляют с блестящей металлической поверхностью.

Реальные тела располагаются где-то посередине. Это черные тела, покрытые полупрозрачной зеркальной оболочкой. Она частично прозрачна в некоторых полосах спектра излучения (причем она одинаково прозрачна на вход и выход). Частично с их поверхности идет излучение, частично - отражение.

Если поверхность тела хорошо отражает излучение, падающее снаружи (скажем, белое тело), то эта поверхность, значит, так же хорошо отражает излучение, идущее изнутри тела. Поэтому тело, которое хорошо отражает, плохо излучает.Так это можно понимать.

Интересно, кстати, что в ИК-диапазоне многие вещи при одинаковой температуре излучают одинаково независимо от их цвета. Скажем, черный и белый пластик при одинаковой температуре излучают почти одинаково. Просто в ИК-диапазоне никакого различия в цвете поверхностей еще нет.

[rascas]

Michaele в сообщении #1554426 писал(а):

Почему при одинаковой температуре энергия теплового излучения у чёрного тела больше, чем у белого?

Потому что есть Закон излучения Кирхгофа.

[Osmiy]

Белое тело это такое тело, которое отражает и не поглощает внешнее излучение. Если оно будет излучать тепловое излучение, то оно остынет. Т.к. баланс поглощенного и излученного тепла (излучения) нарушиться. Единственно возможным условием существованием белого тела в таком случае является "запрет" на излучение собственного теплового излучения.

[druggist]

Интересный опыт(https://www.youtube.com/watch?v=GrWpKX7puPQ) как черное становится белым)

[sergey zhukov]

druggist
Интересно. Но тут, конечно, сильно под углом смотреть на ложки нужно. Если смотреть прямо, черное будет черным.

Osmiy
Верно. Если бы белое тело могло излучать, но к тому же еще и полностью отражало бы, то можно было бы сделать невозможное: нагреть горячее с помощью остывания холодного. Достаточно было бы расположить рядом два тела: горячее черное и холодное белое. Белое нагревало бы своим излучением черное, а черное получало бы излучение только от самого себя через отражение от белого (а белое не нагревалось бы излучением вообще). В результате вся тепловая энергия перешла бы от белого к черному и тепловое равновесие не только бы не наступило, но ситуация бы все больше и больше от этого равновесия удалялась.