基爾霍夫定律

依靠電磁波輻射實現熱冷物體間熱量傳遞的過程，是一種非接觸式傳熱，在真空中也能進行。物體發出的電磁波，理論上是在整個波譜範圍內分佈，但在工業上所遇到的温度範圍內，有實際意義的是波長位於

之間的熱輻射,而且大部分位於紅外線(又稱熱射線)區段中

的範圍內。所謂紅外線加熱,就是利用這一區段的熱輻射。研究熱輻射規律，對於爐內傳熱的合理設計十分重要，對於高温爐操作工的勞動保護也有積極意義。當某系統需要保温時，即使此係統的温度不高，輻射傳熱的影響也不能忽視。如保温瓶膽鍍銀，就是為了減少由輻射傳熱造成的熱損失。

它用於描述物體的發射率與吸收比之間的關係。在熱力學平衡的條件下，各種不同物體對相同波長的單色輻射出射度與單色吸收比之比值都相等，並等於該温度下黑體對同一波長的單色輻射出射度。

熱輻射的基本概念

任何物體在發出輻射能的同時，也不斷吸收周圍物體發來的輻射能。一物體輻射出的能量與吸收的能量之差，就是它傳遞出去的淨能量。物體的輻射能力（即單位時間內單位表面向外輻射的能量），隨温度的升高增加很快。一般説來，當一物體受到其他物體投來的輻射（能量為

）時,其中被吸收轉為熱能的部分為

,被反射的部分為

，透過物體的部分為

,顯然這些部分與總能量之間有下式所示的關係：

如果把

稱為吸收率，

稱為反射率，

稱為穿透率，則有：

若物體的

，

，即到達該物體表面的熱輻射的能量完全被吸收，此物體稱為絕對黑體,簡稱黑體。若

，

,即到達該物體表面的熱輻射的能量全部被反射；當這種反射是規則的，此物體稱為鏡體；如果是亂反射，則稱為絕對白體。若

，

，即到達物體表面的熱輻射的能量全部透過物體，此物體稱為透熱體。實際上沒有絕對黑體和絕對白體，僅有些物體接近絕對黑體或絕對白體。例如：沒有光澤的黑漆表面接近於黑體，其吸收率為

；磨光的銅表面接近於白體，其反射率可達

。影響固體表面的吸收和反射性質的，主要是表面狀況和顏色，表面狀況的影響往往比顏色更大。固體和液體一般是不透熱的。熱輻射的能量穿過固體或液體的表面後只經過很短的距離（一般小於

,穿過金屬表面後只經過

）,就被完全吸收。氣體對熱輻射能幾乎沒有反射能力，在一般温度下的單原子和對稱雙原子氣體（如

、

、

、

、

等），可視為透熱體，多原子氣體（如

、

、

、

、

等）在特定波長範圍內具有相當大的吸收能力。

輻射能力和吸收能力

理論研究證明，黑體的輻射能力

為：

此式稱為斯忒藩－波耳茲曼定律。式中

為絕對温度；

為黑體的輻射常數（或稱斯忒藩-波耳茲曼常數）,其值為

。為應用方便,此式可改寫為：式中

為黑體的輻射係數,其值為

。此式表明，温度對熱輻射的影響極大。低温時熱輻射常可忽略（如普通換熱器中）；高温時（如爐膛內），則成為傳熱的主要方式。

波長分佈規律

實際物體的輻射能的波長分佈規律，隨物體和温度而異。設實際物體輻射任一波

的輻射能力為

，在同温度下的黑體輻射相同波長的能力為

；若

為常數，即物體的輻射能力與波長無關,則這種物體稱為灰體。大多數工程材料在熱輻射波長範圍內接近於灰體。灰體的輻射能力E可表示為：

。式中

為灰體的輻射係數，其數值與物體的表面狀況及温度有關。物體的輻射能力與同一温度下黑體的輻射能力之比

，等於各自的輻射係數之比，即

。

稱為黑度，它代表物體的相對輻射能力。G.R.基爾霍夫發現，任何物體的輻射能力與吸收率

的比值都相同,且該比值恆等於同温度下絕對黑體的輻射能力，即：

ε=α

此式稱為基爾霍夫定律。它表明物體的吸收率與黑度在數值上相等，即物體的輻射能力越大，吸收能力也越大。

兩固體間的輻射傳熱

兩物體間輻射傳熱的速率

可表示為式中

、

分別為兩物體的表面温度；

為一物體的表面面積；

為以

為基準的角係數，代表一物體輻射出去的能量投射到表面

的分率，它取決於兩物體的形狀、大小和相對位置；

為總輻射係數，其值與兩物體的黑度、大小、形狀和相對位置有關。