CHặNG 4
THIT Bậ NHIT MT TRèI
Khaùc vồùi pin mỷt trồỡi, thióỳt bở nhióỷt mỷt trồỡi nhỏỷn bổùc xaỷ nhióỷt
mỷt trồỡi vaỡ tờch trổợ nng lổồỹng dổồùi daỷng nhióỷt nng. Thióỳt bở nhióỷt
mỷt trồỡi coù rỏỳt nhióửu loaỷi khaùc nhau tuyỡ thuọỹc vaỡo muỷc õờch sổớ duỷng
cuớa chuùng.
[m.K] - caùc hũng sọỳ Planck:
C
1
= 0,374.10
-15
W.m
2
;
C
2
= 1,439.10
-2
m.K
, [m] - chióửu daỡi bổồùc soùng,
T, [K] - nhióỷt õọỹ tuyóỷt õọỳi,

Tổỡ bióứu thổùc trón ta coù thóứ thióỳt lỏỷp õọử thở quan hóỷ E
0

= f() ồớ caùc
nhióỷt õọỹ khaùc nhau. Caùc õọử thở naỡy coù õỷc õióứm chung laỡ haỡm E
0

õaỷt
cổỷc õaỷi ồớ mọỹt giaù trở
max
naỡo õoù. Giaù trở
max
coù thóứ xaùc õởnh khi lỏỳy
õaỷo haỡm bióứu thổùc tờnh E
56 0
à

2
8
6104

m
30
20
10
E
0
.10 W/m
-6
T =1200K
T =1200K
T =1200K
3

Hỗnh 4.1. Haỡm phỏn bọỳ E
o

E
o
Hỗnh 4.2. ởnh luỏỷt dởch chuyóứn Wien.
T
3
T
2
T
1

57

4.1.1.3. ởnh luỏỷt Stephan-Boltzmann
ởnh luỏỷt Stephan-Boltzmann thióỳt lỏỷp mọỳi quan hóỷ giổợa nng
suỏỳt bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi vồùi nhióỷt õọỹ. Nng suỏỳt bổùc xaỷ cuớa


=
, [W/m
2
] (4.6)
trong õoù :

0
= 5,67.10
-8
W/m
2
.K
4
- hũng sọỳ bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi,
C
0
= 10
8
.
0
= 5,67, W/m
2
.K
4
- hóỷ sọỳ bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi,
ởnh luỏỷt Stephan-Bolzman coù thóứ sổớ duỷng cho vỏỷt xaùm (A1).

4
100

100
..






=
T
CE
o

(4.8)

4.1.1.4. ởnh luỏỷt Kirchoff
ởnh luỏỷt Kirchoff thióỳt lỏỷp mọỳi quan hóỷ giổợa nng suỏỳt bổùc xaỷ
rióng cuớa mọỹt vỏỷt vồùi nng suỏỳt bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi A
o
= 1.
traỷng thaùi cỏn bũng vóử nhióỷt, thỗ tyớ sọỳ giổợa nng suỏỳt bổùc xaỷ vaỡ hóỷ
sọỳ hỏỳp thuỷ cuớa bỏỳt kyỡ vỏỷt thóứ naỡo cuợng nng suỏỳt bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen
tuyóỷt õọỳi ồớ cuỡng nhióỷt õọỹ vaỡ cuợng chố phuỷ thuọỹc vaỡo nhióỷt õọỹ. 58

Giaớ sổớ coù n vỏỷt coù nng suỏỳt bổùc xaỷ laỡ E
1
, E

E
o
- Nng suỏỳt bổùc xaỷ cuớa vỏỷt õen tuyóỷt õọỳi coù cuỡng nhióỷt õọỹ.
Tổỡ bióứu thổùc õởnh luỏỷt Kirchoff suy ra: E = E
o
.A
Hay A =
(4.10)4.1.2. Lyù thuyóỳt vóử bọỹ thu kióứu lọửng kờnh
Hỏửu hóỳt caùc bọỹ thu NLMT õóửu sổớ duỷng kờnh laỡm vỏỷt lióỷu che phuớ
bóử mỷt bọỹ thu vỗ tờnh chỏỳt quang hoỹc ổu vióỷt cuớa noù.
4.1.2.1. Hióỷu ổùng lọửng kờnh
Hióỷu ổùng lọửỡng kờnh laỡ hióỷn tổồỹng tờch luyợ nng lổồỹng bổùc xaỷ cuớa
mỷt trồỡi phờa dổồùi mọỹt tỏỳm kờnh hoỷc mọỹt lồùp khờ naỡo õoù, vờ duỷ CO
2

hoỷc NO
x
. Coù thóứ giaới thờch
hióỷu ổùng lọửng kờnh nhổ
sau: Tỏỳm kờnh hoỷc lồùp khờ
coù õọỹ trong õồn sừc D


giaớm dỏửn khi bổồùc soùng


tng. Coỡn bổồùc soùng


D
0
0
1
To
T

Hinh 4.3. Hióỷu ổùng lọửng kờnh. 59

hoaỡn toaỡn, vỗ D(
m0
) 1. Bổùc xaỷ thổù cỏỳp, phaùt ra tổỡ vỏỷt thu coù nhióỷt õọỹ
thỏỳp, khoaớng T 400K, coù nng lổồỹng tỏỷp trung quanh soùng
m
=
8àm, hỏửu nhổ khọng xuyón qua kờnh, vỗ D(
m
) 0, vaỡ bở phaớn xaỷ laỷi
mỷt thu. Hióỷu sọỳ nng lổồỹng (vaỡo - ra) > 0, õổồỹc tờch luyợ phờa dổồùi tỏỳm
kờnh, laỡm nhióỷt õọỹ taỷi õoù tng lón.
4.1.2.2. Mọ taớ chung vóử bọỹ thu kióứu lọửng kờnh
Bọỹ thu kióứu lọửng kờnh duỡng õóứ gia nhióỷt cho chỏỳt loớng õổồỹc mọ
taớ trón hỗnh 4.4:

4.1.2.3. Phổồng trỗnh cỏn bũng nng lổồỹng cuớa bọỹ thu kióứu lọửng
kờnh.
traỷng thaùi ọứn õởnh, hoaỷt õọỹng cuớa bọỹ thu NLMT õổồỹc mọ taớ
bũng phổồng trỗnh cỏn bũng nng lổồỹng gọửm caùc thaỡnh phỏửn: nng
lổồỹng hổợu ờch, tọứn thỏỳt nhióỷt, vaỡ tọứn thỏỳt quang hoỹc. Bổùc xaỷ mỷt trồỡi do
bọỹ thu hỏỳp thuỷ trón mọỹt õồn vở dióỷn tờch bóử mỷt bọỹ thu phúng bũng
hióỷu sọỳ giổợa bổùc xaỷ mỷt trồỡi truyóửn tồùi vaỡ caùc tọứn thỏỳt quang hoỹc.

() ()
()()







++






+
+=
2
cos1
2
cos1

mỷt trồỡi S coù thóứ tờnh toaùn bũng lyù thuyóỳt theo phổồng trỗnh trón hoỷc
õo thổỷc nghióỷm bũng bổùc xaỷ kóỳ mỷt trồỡi. Hóỷ sọỳ tọứn thỏỳt nhióỷt K cuợng
coù thóứ xaùc õởnh bũng lyù thuyóỳt truyóửn nhióỷt hay bũng thổỷc nghióỷm.
Coỡn nhióỷt õọỹ trung bỗnh cuớa tỏỳm hỏỳp thuỷ T
tb
khoù tờnh toaùn hoỷc khoù õo
õổồỹc, vỗ noù cuợng laỡ haỡm sọỳ cuớa caùc thọng sọỳ kóỳt cỏỳu bọỹ thu, bổùc xaỷ
truyóửn tồùi vaỡ thọng sọỳ vỏỷt lyù cuớa chỏỳt loớng õi vaỡo bọỹ thu.
óứ õaùnh giaù khaớ nng hỏỳp thuỷ NLMT cuớa bọỹ thu ngổồỡi ta dổỷa
vaỡo hióỷu suỏỳt cuớa noù. Hióỷu suỏỳt cuớa bọỹ thu õổồỹc õởnh nghộa laỡ tyớ sọỳ 61

giổợa nng lổồỹng hổợu ờch truyóửn cho mọi chỏỳt vaỡ NLMT tồùi bọỹ thu
trong cuỡng mọỹt khoaớng thồỡi gian:


=
dtEF
dtQ
n
hi


(4.13
)Hóỷ sọỳ tọứn thỏỳt nhióỷt K cuớa bọỹ thu

c
2
T
c
1
c
1
-c
2

bx
p-c
1
1

p-c
1
1
S
Q
hi
T
p


T
b
b-a
bx


R
1

a) b)

Hỗnh 4.5. Sồ õọử maỷng nhióỷt cuớa bọỹ thu kióứu lọửng kờnh vồùi 2 lồùp kờnh. 62

phỏửn sau: nng lổồỹng hổợu ờch Q
hi
, tọứn thỏỳt nhióỷt qua caùc lồùp kờnh ngn
vaỡ qua õaùy bọỹ thu.
Ta coù thóứ bióứu dióựn sồ õọử naỡy mọỹt caùch õồn giaớn hồn hỗnh 4.5b
hay sồ õọử tổồng õổồng hỗnh 4.6.
Tọứn thỏỳt nhióỷt qua caùc lồùp kờnh laỡ tọứng cuớa trao õọứi nhióỷt õọỳi
lổu vaỡ trao õọứi nhióỷt bổùc xaỷ giổợa caùc bóử mỷt song song. ồớ traỷng thaùi ọứn
õởnh thỗ nng lổồỹng trao õọứi giổợa tỏỳm hỏỳp thuỷ cuớa bọỹ thu coù nhióỷt õọỹ
T
p
vaỡ lồùp kờnh thổù nhỏỳt coù nhióỷt õọỹ T
c1
õuùng bũng lổồỹng nhióỷt trao õọứi
giổợa caùc lồùp kờnh kóỳ tióỳp vaỡ cuợng bũng lổồỹng nhióỷt trao õọứi giổợa lồùp
kờnh ngoaỡi cuỡng vồùi mọi trổồỡng xung quanh. Vaỡ nhổ vỏỷy tọứn thỏỳt nhióỷt
qua kờnh (trón mọỹt õồn vở dióỷn tờch) õuùng bũng lổồỹng nhióỷt truyóửn tổỡ
tỏỳm hỏỳp thuỷ õóỳn bóử mỷt kờnh thổù nhỏỳt:
()
( )

song song (tỏỳm hỏỳp thuỷ vaỡ kờnh), nóỳu goỹi
bx
p-c1
laỡ hóỷ sọỳ trao õọứi nhióỷt
bổùc xaỷ giổợa tỏỳm hỏỳp thuỷ vaỡ kờnh thỗ ta seợ coù: ( )
( )
1
1
1. cp
cp
bx
cptrtt
TTq +=


(4.15
)
Với
( )
( )
1
11
1
2


Hỗnh 4.6. Sồ õọử maỷng nhióỷt
tổồng õổồng cuớa bọỹ thu
63

bx
cpcp
R
11
3
1

+
=


(4.16
)
R
3
laỡ nhióỷt trồớ truyóửn nhióỷt giổợa tỏỳm hỏỳp thuỷ vaỡ kờnh. Cuợng tổồng tổỷ ta
coù bióứu thổùc tờnh cho nhióỷt trồớ gổợa 2 tỏỳm kờnh R
2
. Theo nguyón lyù
chung thỗ chuùng ta coù thóứ lừp caỡng nhióửu tỏỳm kờnh che thỗ nhióỷt trồớ
caỡng lồùn, nhổng trong thổỷc tóỳ caùc bọỹ thu thổồỡng õổồỹc giồùi haỷn nhióửu
nhỏỳt laỡ õóỳn 2 lồùp kờnh.



=

2
2
22
22
22


(4.17
)
Vaỡ nhióỷt trồớ R
1
seợ laỡ :
ac
bx
w
R

+
=
2
1
1


(4.18
)

saùnh caùc giaù trở nhióỷt õọỹ tờnh õổồỹc vồùi caùc nhióỷt õọỹ giaớ õởnh ban õỏửu,
nóỳu chuùng xỏỳp xố nhau thỗ giaù trở giaớ thióỳt laỡ chỏỳp nhỏỷn õổỷồc, coỡn nóỳu
khọng xỏỳp xố thỗ ta phaới lỏỳy caùc giaù trở T
c
mồùi tờnh õổồỹc laỡm nhióỷt õọỹ
tờnh toaùn cuớa caùc bóử mỷt õóứ xaùc õởnh giaù trở K
tt.tr
mồùi vaỡ tờnh lỷp cho
õóỳn khi naỡo caùc T
c
tờnh õổồỹc gỏửn vồùi giaù trở caùc T
c
giaớ thióỳt.

( )
bx
jiji
aptrtt
ij
TTK
TT

+

=

.

(4.20
)

)
vồùi và
cn
laỡ hóỷ sọỳ dỏựn nhióỷt vaỡ chióửu daỡy cuớa lồùp caùch nhióỷt.
Tọứn thỏỳt nhióỷt qua vaùch bón cuớa bọỹ thu tờnh toaùn khaù phổùc taỷp.
Tuy nhión trong mọỹt hóỷ thọỳng bọỹ thu õổồỹc thióỳt kóỳ tọỳt thỗ tọứn thỏỳt nhióỷt
naỡy rỏỳt nhoớ nón coù thóứ boớ qua. Cuợng coù thóứ tờnh tọứn thỏỳt nhióỷt naỡy theo
cọng thổùc cuớa Tabor:

( )
bthu
ben
bentt
F
KF
K =
.

(4.22
)
Vồùi (KF)
ben
laỡ tờch sọỳ giổợa hóỷ sọỳ truyóửn nhióỷt qua vaùch bón cuớa
bọỹ thu K vồùi tọứng dióỷn tờch caùc vaùch bón bọỹ thu F, K = (/)
ben
, coỡn
F
bthu
laỡ dióỷn tờch bọỹ thu. Trong tờnh toaùn nóỳu (KF)
ben

bóử mỷt tỏỳm phỏn bọỳ khọng õọửng õóửu. Theo phổồng X, nhióỷt õọỹ bóử mỷt
tỏỳm coù trở sọỳ lồùn nhỏỳt ồớ vở trờ giổợa khoaớng caùch 2 ọỳng, coỡn trón phaỷm
vi mọựi ọỳng do hóỷ sọỳ truyóửn nhióỷt lồùn nón gỏửn nhổ nhióỷt õọỹ õọửng õóửu
(hỗnh 4.7c). Coỡn theo phổồng Y doỹc theo truỷc ọỳng, do mọi chỏỳt chuyóứn
õọỹng nhỏỷn nhióỷt nón nhióỷt õọỹ tng dỏửn (hỗnh 4.7d).
ó
ứ tờnh toaùn õổồỹc phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ trón bóử mỷt tỏỳm, ngổồỡi ta sổớ
duỷng caùc giaớ thiết sau:
1- Quaù trỗnh truyóửn nhióỷt ồớ traỷng thaùi ọứn õởnh.
2- Caùc ọỳng goùp cuớa daỡn ọỳng cung cỏỳp lổu lổồỹng nổồùc õọửng õóửu
cho caùc ọỳng.
3- Doỡng nhióỷt truyóửn qua kờnh che vaỡ qua õaùy caùch nhióỷt cuớa bọỹ
thu laỡ doỡng nhióỷt mọỹt chióửu, doỡng nhióỷt bổùc xaỷ qua kờnh khọng

Y
X
Môi chất lỏng
X
Y
T
Tấm
ống
X
ống
T T
Y
a)
b)
c)
d)