光能辐射计

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光能辐射计(也称为光轮或辐射计,很少被称为太阳磨)是一个玻璃球,里面有一个移动的叶轮,它配备了几个小板,这些小板的一侧是黑色的。有光时,轮子开始转动。 光能放射计通常由一个四臂叶轮组成,叶轮很容易通过玻璃帽可旋转地安装在针尖上。每个线臂的末端都有一块垂直放置的发光云母板(可能是镜面的),其一侧被煤烟熏黑,这样被煤烟覆盖的表面都指向相同的旋转方向。 该结构被封闭在一个空心玻璃球体中。玻璃管从上方伸入...

光能辐射计

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光能辐射计(也称为光轮或辐射计,很少被称为太阳磨)是一个玻璃球,里面有一个移动的叶轮,它配备了几个小板,这些小板的一侧是黑色的。 有光时,轮子开始转动

结构

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光能放射计通常由一个四臂叶轮组成,叶轮很容易通过玻璃帽可旋转地安装在针尖上。 每个线臂的末端都有一块垂直放置的发光云母板(可能是镜面的),其一侧被煤烟熏黑,这样被煤烟覆盖的表面都指向相同的旋转方向。

结构被封闭在一个空心玻璃球体中。 玻璃管从上方伸入球体,防止叶轮掉落。

将玻璃泡抽真空至约 5 帕斯卡(即 0.05 毫巴),然后密封。 光能辐射计既不在高真空也不在常压下工作

如果您将光能辐射计暴露在光或热辐射下,轮子会以取决于辐射强度速度转动,非变黑的区域会领 先。

为了观察旋转运动,摩擦力空气阻力必须非常低。 这是通过玻璃球内的负压和转子的低摩擦轴承实现的。

光能辐射计只有在发黑的一面可以吸收能量、与光的一面隔热良好并因此升温的情况下才有效。一个好的光能辐射计在阳光下旋转很快,但即使在弱日光下移动也很慢,而室内照明,例如荧光灯管,通常是不够的。由于红外线范围内的灵敏度很高,蜡烛或手电筒足以慢慢转动机翼。

解释

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玻璃球内的气压非常低——只有一到十帕斯卡——以至于自由程,即气体分子在两次碰撞之间行进的平均距离,为毫米量级。对于 5 帕斯卡的压力,平均自由程为 1.4 毫米。

因此,必须用动量定律而不是流动、对流热膨胀来描述内部气体分子的行为。 气体分子彼此之间的相互作用对于这些现象来说太小了。

当叶轮未被照亮且处于热平衡状态时,内部气体分子的热运动统计导致对明暗翼面和玻璃壁的撞击次数相同。当暴露在辐射下时,被烟灰覆盖的表面会升温,它们的分子和原子会更强烈地运动(布朗分子运动)。

当气体分子撞击暖侧快速振荡的粒子时,它们飞走时会获得更强的动量。机翼上的力平衡不再给定,根据动量守恒定律,黑色的一面在与气体粒子飞走的方向相反的方向上受到反冲力。

有了这个理论,可以解释所有观察到的相关性,例如最佳气压、导热性差的板和玻璃容器上的反脉冲。

玻璃容器冷却时发生的非辐照研磨机旋转方向的反转,首先是黑色区域,也可以用这种方式解释。静止不动的未受辐照的光能辐射计开始向相反的方向旋转,例如,如果将其放置在装有冷水的容器中。

通常被烟灰熏黑的表面呈现出比明亮表面更低的温度,因为它们不仅在可见光范围内而且在中红外线范围内都有更高的发射率。

它们在球体内的辐射平衡被扰乱时通过辐射损失热能,玻璃墙反射的比吸收的少。这使得机翼较轻的一侧成为“驱动侧”,因为它具有更高的温度并且那里的气体分子获得更强的动量。

光能辐射计

尝试解释的历史

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通过实验进一步驳斥了辐射压力理论,表明叶轮和玻璃外壳之间存在相互作用,并且运动不能由外力引起在水中游泳并通过一个停止轮子的旋转当磁铁从外面接近它时,玻璃外壳在受到照射时会以相反的方向旋转。

通过将叶轮存放在真空中,可以很容易地推翻辐射压力假说。 由于现在消除了空气阻力,预计机翼现在会转动得更快。 但是,压力有一个最佳值,如果内部压力太低,则不再有任何运动。

旋转的温度依赖性是辐射压力的进一步指示 - 光能辐射计的旋转方向取决于内部的辐射平衡,因此也取决于内部和外部之间的温差:未受辐射的静止光能辐射计算从相反的方向开始,首先是黑色区域,当将其放入盛有冷水的容器中时 - 这些区域大多被煤烟熏黑,由于它们具有更好的发射率,即使在中红外波段,温度也比浅色区域低范围。

有许多其他尝试来解释旋转运动,其中一些至少对运动有贡献,但不能成为其主要原因。

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  1. 光能辐射计
  2. 结构
  3. 解释
  4. 尝试解释的历史

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