[image]

Вопрос по свечению металлов

 
1 2 3

_B1_

опытный

Доброго времени суток.
Подскажите, пожалуйста, от чего (кроме температуры, разумеется) зависит яркость свечения нагретых материалов. В основном интересны металлы.
Гуголь по книжкам и википедиям намекает, что от качества поверхности (мол, полированная должна светиться ярче) - за счет разной степени черноты.
Может еще что-нибудь? От самого материала, например?
   29.029.0

U235

координатор
★★★★★
B.> Гуголь по книжкам и википедиям намекает, что от качества поверхности (мол, полированная должна светиться ярче) - за счет разной степени черноты.

Вроде как наоборот: по физике черное тело должно светиться ярче :) Чем хуже тело отражает излучение, тем лучше оно его излучает в случае теплового излучения. В общем - смотрите закон излучения Кирхгофа. От остального тепловое излучение зависит слабо
   29.029.0
+
-
edit
 

ждан72

аксакал
★★
U235> От остального тепловое излучение зависит слабо
вопрос вроде про видимое свечение. ртуть вон в виде пара (в ЛД) светится на "холодную".
   11.011.0
+
-
edit
 

ahs

старожил
★★★★
ждан72> вопрос вроде про видимое свечение. ртуть вон в виде пара (в ЛД) светится на "холодную".

Свечение паров не имеет ничего общего с тепловым свечением.
   35.0.1916.11435.0.1916.114
+
-
edit
 

ждан72

аксакал
★★
ahs> Свечение паров не имеет ничего общего с тепловым свечением.

вопрос был от чего кроме температуры зависит яркость свечения металлов.
   11.011.0

Jerard

аксакал

От окраски и качества поверхности.
   10.010.0

U235

координатор
★★★★★
Jerard> От окраски и качества поверхности.

Какая нафиг окраска? При температурах, когда тепловое свечение металлов становится заметным невооруженным глазом, краска сгорает уже, если только это не какой-то термостойкий неорганический пигмент. Спектр классического теплового излучения вообще слабо зависит от чего то еще, кроме температуры. Есть еще резонансные излучения возбужденных молекул и атомов, это уже зависит от конкретного металла. Например медь и ее соединения окрашивают пламя в зеленый цвет, но сильно не факт, что раскаленный кусок меди будет светиться так же, а не как ему положено по классике теплового излучения.
   29.029.0

Balancer

администратор
★★★★★
U235> От остального тепловое излучение зависит слабо

У щелочных ещё при довольно низкой температуре ионизация начинает сказываться. Тот же раскалённый литий светится розовым, а не белым.
   35.0.1916.11435.0.1916.114

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
ждан72>> вопрос вроде про видимое свечение. ртуть вон в виде пара (в ЛД) светится на "холодную".
ahs> Свечение паров не имеет ничего общего с тепловым свечением.

Конкретно паров ртути в разряде - да, не имеет, но вообще же и пар, и любой газ вполне может испускать сугубо тепловое свечение.
   3.6.33.6.3
RU Серокой #14.06.2014 18:45  @U235#14.06.2014 08:44
+
-
edit
 

Серокой

координатор
★★★★
U235> Какая нафиг окраска?
Цвет чистого металла?
   

ahs

старожил
★★★★
Fakir> но вообще же и пар, и любой газ вполне может испускать сугубо тепловое свечение

Согласен, не дописал про красно солнышко :D
   35.0.1916.15335.0.1916.153

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
B.> Подскажите, пожалуйста, от чего (кроме температуры, разумеется) зависит яркость свечения нагретых материалов. В основном интересны металлы.
B.> Гуголь по книжкам и википедиям намекает, что от качества поверхности (мол, полированная должна светиться ярче) - за счет разной степени черноты.
B.> Может еще что-нибудь? От самого материала, например?

От качества поверхности зависит, конечно - как от собственно "геометрического" качества (шероховатость)*, так и химсостава (если поверхность является, к примеру, не чистым металлом, а окислом).
От того, что за металл - характер распределения тоже зависит.

Причём дело вовсе не только в степени черноты - это подразумевало бы, что тело в общем-то почти что чёрное, и так же и светится, но только с каким-то поправочным коэффициентиком, меньшим единицы, а так спектральное распределение такое же. Такие тела есть, т.н. серые тела, но далеко не все реальные вещества - серые (в этом понимании).

В качестве примера:

Распределение спектральной плотности энергетической светимости для абсолютно черного тела, серого тела, произвольного тела. Последняя кривая имеет несколько максимумов и минимумов, что указывает на избирательность излучения и поглощения таких тел.
 

Т.е. от природы вещества зависит его излучательная способность, и не все йогурты одинаково полезны вещества сильно по-разному светятся при одной и той же температуре (прозрачные иногда могут и не светиться видимым светом вовсе, пример - кварц). Металлы боле-мене близки к серым телам, но тоже лишь в грубом приближении.


Скажем, у того же вольфрама спектр излучения не только ниже кривой идеального чёрного тела при той же температуре, но и максимум кривой сдвинут в коротковолновую область - то есть серым телом вольфрам не является.
Плюс эта кривая может и от температуры зависить несколько иначе, чем чернотельная.

В общем, факторов влияющих много, и если интерес практического характера, плюс предъявляющий достаточно высокие требования к точности - то это нужно глубоко лезть в очень специальную литературу, и то, кстати, не факт, что по всем металлам там будут подробные данные.


* Кстати, от геометрии поверхности может зависеть довольно сильно - причём не обязательно на микроуровне. Так, густая "щётка" из хорошо отполированных иголок, каждая из которых в отдельности светится неярко - в сборе будет светиться гораздо интенсивнее.
Прикреплённые файлы:
вольфрам.jpg (скачать) [305x343, 21 кБ]
 
 
   3.6.33.6.3
RU Памятливый45 #14.06.2014 21:57  @_B1_#13.06.2014 11:29
+
+1 (+2/-1)
-
edit
 

Памятливый45

злопамятливый
☆★★★
B.> Подскажите, пожалуйста, от чего (кроме температуры, разумеется) зависит яркость свечения нагретых материалов.
B.> Может еще что-нибудь? От самого материала, например?

Вы затронули целый пласт забытых технологий.
Человечество в интересах шахтеров исследовало огромное количество вариантов светящихся поверхностей в шахтерских лампах.
Оптиум оказалсся у сетки, покрытой сплавом или окислами редкоземельных металлов.
   

Bod

координатор
★★★★☆
Геологов особенно интересует способность к флюоресценции самих минералов. Она обусловлена тем, что в их кристаллической решетке присутствуют химические элементы-люминогены. Обычно ими бывают некоторые из металлов, имеющих недостроенные электронные оболочки. Это, прежде всего, металлы из группы железа - хром, марганец, трехвалентное железо, группа лантаноидов (редкоземельные элементы), а также молибден, вольфрам, уран.
 

...
СВЕЧЕНИЕ МИНЕРАЛОВ
А вообще, если вспомнить (лень самому питать, поэтому первая попавшаяся цитата)
Самый «универсальный» способ заставить тело испускать свет – сильно нагреть его. Так излучают свет сильно нагретая спираль электроплитки, раскаленная спираль электрической лампочки, Солнце и звезды, свечка, факел и другие горящие вещества и тела. Чем выше температура, тем более энергично движутся и сталкиваются атомы в веществе. При этом электроны в атомах возбуждаются и переходят на уровни с повышенной энергией. В этом состоянии электроны находятся недолго (миллиардные доли секунды), после чего они теряют избыток энергии. Эта потеря сопровождается испусканием кванта света – фотона, энергия которого как раз равна разности энергии электронов на двух уровнях (см. также АТОМА СТРОЕНИЕ).
 

то можно продолжить мысль в ту сторону, что электроны можно возбуждать не только лишь температурным воздействием. Здесь и радиация, и электромагнитное поле и т.пр.
И количество подвижных дислокаций также может сказываться.
   24.024.0
EU Татарин #26.06.2014 13:54  @Fakir#14.06.2014 20:16
+
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Fakir> От качества поверхности зависит, конечно - как от собственно "геометрического" качества (шероховатость)*, так и химсостава (если поверхность является, к примеру, не чистым металлом, а окислом).
Fakir> От того, что за металл - характер распределения тоже зависит.
Вполне исчерпывающе, добавить можно только то, что от толщины плёнки окисла и угла наблюдения спектр тоже может зависеть (что-то вроде брегговского фильтра).
   35.0.1916.15335.0.1916.153
EU Татарин #26.06.2014 14:05  @Памятливый45#14.06.2014 21:57
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Памятливый45> Оптиум оказалсся у сетки, покрытой сплавом или окислами редкоземельных металлов.
Точнее - оксида тория с примесями церия (и европия).

Церий - ключевой элемент, потому что его широкий эффективный переход попадает в максимум восприятия человеческого глаза, если Се3+ нагреть, он начинает живенько откачивать энергию. Европий иногда добавляют для компенсации спектра - чтобы получить более белый свет (свечение церия - мертвенно-зеленоватый).

А оксид тория вышел по историческим причинам: дело в том, что когда проблема была актуальна, никто в тонкостях процесса не шарил, нашли чисто опытным путём: нагревая всё, что ни попадя.
Монацит - оксид тория (весьма тугоплавкая штука) казался вполне логичным кандидатом на пробу. И это природный кладезь редких земель. :)
То есть, сам по себе природный материал в его минимально обработаном виде оказался весьма эффективным.

В принципе, сейчас (в современных лампах) торий не нужен - оксиды/сульфиды/оксисульфиды лантана или иттрия как матрица работают ничуть не хуже.
Но это уже сейчас, после полувека развития химии и физики люминофоров для лампочек и ЭЛТ. Ну а разделение лантаноидов - это и сейчас вполне себе хай-тек.

А в конце 19-го - начале 20-го века монацит был просто подарком природы. :)
   35.0.1916.15335.0.1916.153
RU Бывший генералиссимус #26.06.2014 16:13  @Fakir#14.06.2014 18:00
+
+1
-
edit
 
ждан72>>> вопрос вроде про видимое свечение. ртуть вон в виде пара (в ЛД) светится на "холодную".
ahs>> Свечение паров не имеет ничего общего с тепловым свечением.
Fakir> Конкретно паров ртути в разряде - да, не имеет, но вообще же и пар, и любой газ вполне может испускать сугубо тепловое свечение.

ДААААА???????? ОХИНИФИГАЖСЕБЕ!!!!!! а по какому механизму оно будет тепловое? Ну-ка, ну-ка, подробнее...
ЛЮБОЙ газ не может. ПРИ ОПРЕДЕЛЁННЫХ УСЛОВИЯХ - может.
Причём, чем больше атомный номер, тем, вообще говоря, эти условия легче достижимы. Но водород тепловое излучение может давать, только в размере фотосферы красного карлика. :)

Как-то так. Поправьте меня, если заблуждаюсь.
   11.011.0
CA Бывший генералиссимус #29.01.2023 12:04  @Бывший генералиссимус#26.06.2014 16:13
+
-1
-
edit
 
Б.г.> Как-то так. Поправьте меня, если заблуждаюсь.
Кто-то плюсанул мой старый пост, а, между тем, за прошедшие восемь лет я узнал, например, что и в таких условиях излучение водорода не будет тепловым.
Ну, то есть, будет, но только до не такой уж далёкой ультрафиолетовой границы, атом водорода в принципе не способен излучать кванты энергичнее 13,6 электрон-вольта, а это, между прочим, соответствует не слишком запредельной температуре. Типичные новорождённые белые карлики горячее. Правда, в белых карликах нет водорода.
   109.0.0.0109.0.0.0
CA Бывший генералиссимус #29.01.2023 12:25  @Татарин#26.06.2014 14:05
+
-
edit
 
Татарин> А оксид тория вышел по историческим причинам: дело в том, что когда проблема была актуальна, никто в тонкостях процесса не шарил, нашли чисто опытным путём: нагревая всё, что ни попадя.
Татарин> Монацит - оксид тория (весьма тугоплавкая штука) казался вполне логичным кандидатом на пробу. И это природный кладезь редких земель. :)
Татарин> То есть, сам по себе природный материал в его минимально обработаном виде оказался весьма эффективным.

Монацит - не оксид, а фосфат (часто с примесью силикатов) церия. Остальные редкозёмы там в виде примесей, хотя, лантана бывает совсем много. Тория много не бывает - в среднем, меньше процента, рекордное содержание - 15% от всех металлов.

Татарин> А в конце 19-го - начале 20-го века монацит был просто подарком природы. :)

Однако же, его приходилось перерабатывать. И не очень-то просто. Сначала монацит "вскрывали", т.е. обрабатывали кислотами, переводя в растворимые соли. Затем растворами этих солей (очищенных от кислот и т.д.) пропитывали сетку. Которую потом обрабатывали поташом, чтобы на сетке из хлорида или нитрата тория образовался карбонат.

Оксид тория - это торианит, ещё более редкий, чем монацит, минерал. И использовать его для калильных сеток не удалось бы, нужны кристаллы, прочно держащиеся друг за друга, и составляющие мелкоструктурную сетку.
   109.0.0.0109.0.0.0
LT Bredonosec #29.01.2023 22:24  @Бывший генералиссимус#29.01.2023 12:04
+
-
edit
 
Б.г.> Кто-то плюсанул мой старый пост
Я. Искал что-то, а темы с интересными названиями открывал и читал.
Потому последний пост и плюсанул

>а, между тем, за прошедшие восемь лет я узнал, например, что и в таких условиях излучение водорода не будет тепловым.
Так это же и было написано.

Б.г.> Ну, то есть, будет, но только до не такой уж далёкой ультрафиолетовой границы, атом водорода в принципе не способен излучать кванты энергичнее 13,6 электрон-вольта, а это, между прочим, соответствует не слишком запредельной температуре.
То есть, регистрируемая температура поверхности звезд, богатых водородом, ниже, чем реальная?
   108.0108.0
RU Бывший генералиссимус #29.01.2023 22:55  @Bredonosec#29.01.2023 22:24
+
-
edit
 
Б.г.>> Ну, то есть, будет, но только до не такой уж далёкой ультрафиолетовой границы, атом водорода в принципе не способен излучать кванты энергичнее 13,6 электрон-вольта, а это, между прочим, соответствует не слишком запредельной температуре.
Bredonosec> То есть, регистрируемая температура поверхности звезд, богатых водородом, ниже, чем реальная?

Нет, отчего же? все звёзды богаты водородом, но обычно они содержат и другие элементы, гелий может генерировать более коротковолновое излучение, я уж молчу про кислород, неон и иже с ними.

А, вот, сверхдревние красные карлики отличаются от новых красных карликов именно резким обрывом спектра на энергии 13,6 эВ - короче они не умеют, а новые, 3-го поколения, умеют.
   109.0.0.0109.0.0.0
LT Bredonosec #29.01.2023 23:08  @Бывший генералиссимус#29.01.2023 22:55
+
-
edit
 
Б.г.> Нет, отчего же? все звёзды богаты водородом, но обычно они содержат и другие элементы, гелий может генерировать более коротковолновое излучение, я уж молчу про кислород, неон и иже с ними.
Но более тяжелые элементы по идее должны быть практически исключительно в центральных областях, а не у поверхности.
Да и соотношение там мизерное. То есть, спектр должен бы быть в основном темно-красный (91 нанометр, если в нулях не запутался)

Б.г.> А, вот, сверхдревние красные карлики отличаются от новых красных карликов именно резким обрывом спектра на энергии 13,6 эВ - короче они не умеют, а новые, 3-го поколения, умеют.
У древних карликов в поверхностных слоях нет других элементов? А почему? Они ж должны бы наработать за свои миллиарды лет-то.
   108.0108.0
RU Бывший генералиссимус #29.01.2023 23:21  @Bredonosec#29.01.2023 23:08
+
+1
-
edit
 
Б.г.>> Нет, отчего же? все звёзды богаты водородом, но обычно они содержат и другие элементы, гелий может генерировать более коротковолновое излучение, я уж молчу про кислород, неон и иже с ними.
Bredonosec> Но более тяжелые элементы по идее должны быть практически исключительно в центральных областях, а не у поверхности.

А пятна на что? Пятна - это и есть дырки в фотосфере. Они не светят видимым, зато светят рентгеном.
И, нет, не исключительно. Конвекция перемешивает, а красные карлики полностью конвективны (в них нет зоны лучистого переноса).

Bredonosec> Да и соотношение там мизерное. То есть, спектр должен бы быть в основном темно-красный (91 нанометр, если в нулях не запутался)

91 нанометр - это жёсткий ультрафиолет. Поглощающийся в атмосфере Земли ещё на дальних подступах. Красный - это 780 нанометров.

Б.г.>> А, вот, сверхдревние красные карлики отличаются от новых красных карликов именно резким обрывом спектра на энергии 13,6 эВ - короче они не умеют, а новые, 3-го поколения, умеют.
Bredonosec> У древних карликов в поверхностных слоях нет других элементов? А почему? Они ж должны бы наработать за свои миллиарды лет-то.

Ну медленно они их нарабатывают, медленно. Типичный срок жизни красного карлика - триллионы лет. И большинство красных карликов не может ничего тяжелее гелия. Из-за этого в конце жизни красные карлики начинают нагреваться, в то время, как жёлтые и оранжевые начинают расширяться и превращаться в красные гиганты
   109.0.0.0109.0.0.0
LT Bredonosec #30.01.2023 02:27  @Бывший генералиссимус#29.01.2023 23:21
+
-
edit
 
Б.г.> А пятна на что? Пятна - это и есть дырки в фотосфере. Они не светят видимым, зато светят рентгеном.
логично..
Б.г.> И, нет, не исключительно. Конвекция перемешивает, а красные карлики полностью конвективны (в них нет зоны лучистого переноса).
то есть, более горячие пусть даже тяжелые продукты синтеза всё равно в массе на поверхности?

Б.г.> 91 нанометр - это жёсткий ультрафиолет.
Но это и соответствует 13.6 электронвольт
Я подумал было, что слова про красных следует понимать буквально..

Б.г.> Ну медленно они их нарабатывают, медленно. Типичный срок жизни красного карлика - триллионы лет. И большинство красных карликов не может ничего тяжелее гелия.
То есть, учитывая конвекцию, нет причин обрезаться на 13.6 эВ?
Или намек на то, что на текущий срок жизни красные карлики просто не наработали заметного числа гелия и фигурально могут считаться чисто водородными?
   108.0108.0
ZA Татарин #30.01.2023 12:08  @Бывший генералиссимус#29.01.2023 12:04
+
+1
-
edit
 

Татарин

координатор
★★★★★
Б.г.> Ну, то есть, будет, но только до не такой уж далёкой ультрафиолетовой границы, атом водорода в принципе не способен излучать кванты энергичнее 13,6 электрон-вольта, а это, между прочим, соответствует не слишком запредельной температуре. Типичные новорождённые белые карлики горячее. Правда, в белых карликах нет водорода.
Ну, это порядка 150 000С, так что, всё же, довольно горячо.

Но нет, атом водорода (гм... :) в смысле, протоны и электроны) в принципе способен излучать и далее - просто гораздо хуже. Меняется механизм с переходов внутри атома на тормозное излучение, меняется интенсивность. Но спектр АЧТ остаётся тем же, и от излучения никуда не деться.
   109.0.0.0109.0.0.0
1 2 3

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru