理论研究证明,黑体的辐射能力为:
=(此式称为斯忒藩-波耳兹曼定律式中为绝对温度;为黑体的辐射常数(或称斯忒藩-波耳兹曼常数),其值为5.669×10 W/(mK)。为应用方便,此式可改写为:
[152-01]式中为黑体的辐射系数,[kg1]其值为5.669W/(mK)。此式表明,温度对热辐射的影响极大。低温时热辐射常可忽略(如普通换热器中);高温时(如炉膛内),则成为传热的主要方式。
实际物体的辐射能的波长分布规律,随物体和温度而异。设实际物体辐射任一波[kg1][kg1]的辐射能力为,在同温度下的黑体辐射相同波长的能力为[152-0ru];若/[152-0ru]=常数,即物体的辐射能力与波长无关,则这种物体称为灰体。大多数工程材料在热辐射波长范围内接近于灰体。灰体的辐射能力可表示为:
[152-02]式中(<)为灰体的辐射系数,其数值与物体的表面状况及温度有关。
物体的辐射能力与同一温度下黑体的辐射能力之比,等于各自的辐射系数之比,即=/=/。称为黑度,它代表物体的相对辐射能力。G.R.基尔霍夫发现,任何物体的辐射能力与吸收率的比值都相同,且恒等于同温度下绝对黑体的辐射能力,即:
[152-03]此式称为基尔霍夫定律。它表明物体的吸收率与黑度在数值上相等,即物体的辐射能力越大,吸收能力也越大。