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20-02-2024 - Physics - The gray body [EN]-[IT]
Basic concepts
In thermodynamics there are some basic concepts that are essential to understand the many studies of thermodynamics.
The Carnot engine and the Carnot cycle are part of these basic concepts.
1-First of all we must clarify the concept of thermodynamic efficiency. The thermodynamic efficiency is the ratio between the converted energy and the energy to be converted.
2-The coupling term is the term of entropy production associated with heat production.
3-The internal production of the system is the term of the entropy production due to the production of single S of each system.
4-Remember that the efficiency of the Carnot machine is equal to 1 - TB/TA
Also, here are two other important points:
5-A direct cycle is an hourly cycle that represents a continuous conversion of heat into work
6-The following formula represents the upper limit of the yields obtainable from thermal machines operating between different temperatures TA and TB
The gray body
Note about the black body
Let us remember that the black body is an object that absorbs all the incident electromagnetic radiation and does not reflect it. The black body re-radiates all the absorbed energy, but be careful, it is an ideal body, it does not exist in nature.
We now know that all macroscopic bodies radiate and absorb heat in the form of electromagnetic waves. We are talking above all about infrared radiation, but also about visible light.
Let us remember that the emission spectrum of the body is the set of all the wavelengths over which the radiated power is distributed.
The black body is an ideal emitter
The black body is a diffuse emitter, that is, it emits the same frequency in every direction.
The gray body is a model according to which the spectral emission, at a certain temperature T, is constant throughout the wavelength range.
We can also describe the gray body as follows.
A gray body is a body that emits radiation at every wavelength in a constant ratio less than unity compared to that emitted by the black body (taking into account that the temperature is the same)
The gray body is a non-ideal physical body and can have some of the incident radiation, while the black body can absorb all the incident electromagnetic radiation.
The gray body can emit part of the absorbed radiation.
Conclusions
When the absorption factor remains constant across the entire spectrum, the body is defined as "uniformly grey", while if the absorption is equal to 1 across the entire spectrum, the body is defined as black.
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Have you ever studied the black body and the gray body in physics?
20-02-2024 - Fisica - Il corpo grigio [EN]-[IT]
Concetti base
In termodinamica ci sono dei concetti base che sono indispensabili per capire i tantissimi studi della termodinamica.
La macchina di Carnot ed il ciclo di Carnot fanno parte di questi concetti base.
1-Innanzitutto dobbiamo chiarire il concetto di rendimento termodinamico. Il rendimento termodinamico è il rapporto tra l’energia convertita e l’energia da convertire.
2-Il termine di accoppiamento è il termine della produzione di entropia associata alla produzione di calore.
3-La produzione interna del sistema è il termine della produzione di entropia dovuto alla produzione di S singola di ogni sistema.
4-Da ricordare che il rendimento della macchina di Carnot è uguale a 1 - TB/TA
Inoltre, qui di seguito altri due punti importanti:
5-Un ciclo diretto è un ciclo orario che rappresenta una conversione continua di calore in lavoro
6-La seguente formula rappresenta il limite superiore dei rendimenti ottenibili da macchine termiche che operano tra temperature diverse TA e TB
Il corpo grigio
Cenni sul corpo nero
Ricordiamo che il corpo nero è un oggetto che assorbe tutta la radiazione elettromagnetica incidente e non la riflette. Il corpo nero re-irradia tutta l’energia assorbita, ma attenzione, si tratta di un corpo ideale, in natura non esiste.
Ora sappiamo che tutti i corpi macroscopici irraggiano e assorbono calore sotto forma di onde elettromagnetiche. Parliamo soprattutto di radiazione infrarossa, ma anche di luce visibile.
Ricordiamo che lo spettro di emissione del corpo è l’insieme di tutte le lunghezze d’onda su cui è distribuita la potenza irraggiata.
Il corpo nero è un emettitore ideale
Il corpo nero è un emettitore diffuso, cioè emette la stessa frequenza in ogni direzione.
Il corpo grigio è un modello secondo il quale l’emittenza spettrale, ad una certa temperatura T, è costante in tutto il campo delle lunghezze d’onda.
Possiamo descrivere il corpo grigio anche come segue.
Un corpo grigio è un corpo che emette radiazioni ad ogni lunghezza d’onda in un rapporto costante inferiore all’unità rispetto a quello emesso dal corpo nero (tenendo in considerazione che la temperatura è la stessa)
Il corpo grigio è un corpo fisico non ideale e può avere una parte della radiazione incidente, mentre il corpo nero può assorbire tutta la radiazione elettromagnetica incidente.
Il corpo grigio può emettere parte della radiazione assorbita.
Conclusioni
Quando il fattore di assorbimento si mantiene costante su tutto lo spettro, il corpo si definisce "uniformemente grigio", mentre se l'assorbimento è uguale ad 1 su tutto lo spettro, il corpo si definisce nero.
Domanda
Avete mai studiato in fisica il corpo nero ed il corpo grigio?
THE END