Содержание
Иллюстрации - 7
Таблицы и схемы - 1
Температурная зависимость мощности теплового излучения поверхностей пресной воды и соляного раствора «Светотехника», 2025, №1
Авторы статьи:
Гаврилин Сергей Николаевич, Парфентьева Наталия Андреевна
Гаврилин Сергей Николаевич, кандидат физ.-мат. наук (1990 г., ИРЭ РАН). Окончил МФТИ в 1987 г. Доцент кафедры общей и прикладной физики МГСУ. Имеет свыше 20 научных работ. Судья Всероссийского студенческого турнира физиков 2023–2024 гг. Область научных интересов: перенос излучения, магнитные кристаллы, аэрозоли, тепловое радиоизлучение
Парфентьева Наталия Андреевна, кандидат физ.-мат. наук. Окончила физический факультет МГУ. Зав. кафедрой общей и прикладной физики НИУ МГСУ. Автор и соавтор более 25 учебников, задачников и пособий по физике и под её редакцией выпускаются учебники «Физика» для 10–11 классов. Регулярно проводит вебинары по физике для учителей на базе издательства «Просвещение». Имеет свыше 200 научных работ. Область научных интересов: теоретическая гидромеханика, физика аэрозолей, теория тепломассопереноса. Имеет звание «Почётный работник высшего профессионального образования Российской Федерации». Член МОИП
Аннотация
Экспериментально исследована зависимость мощности теплового излучения пресной воды и водного раствора хлорида натрия от температуры. Измерения проводились на открытом воздухе в диапазоне температур жидкостей 7–70°C и температуре окружающего воздуха около 0°C. Для измерения мощности теплового излучения поверхности жидкости использовалась установка с набором высокочувствительных хромель-копелевых термопар в качестве приёмника электромагнитного излучения. Для измерения температуры жидкости использовался иммерсионный термометр. Измерены зависимости мощности теплового излучения пресной воды и солевого раствора от температуры жидкостей. Установлено, что мощность теплового излучения водного раствора в изученном диапазоне температур может иметь локальные минимумы. Определеные участки спектра, на которых мощность теплового излучения водного раствора может уменьшаться с повышением термодинамической температуры. Найдены температурные области возможных минимумов мощности теплового излучения воды и соляного раствора. Измерения показали, что точки экстремумов мощности теплового излучения для пресной воды и соляного раствора могут находиться в точках 29°C для пресной воды и в точке 41°C для солёной. Сделано предположение, что появление локальных минимумов может быть связано со структурной перестройкой водных кластеров поверхностной температурной плёнки. Отмечено расхождение экспериментальных результатов с теорией. Объясняется причина появления такого расхождения. Выполнены оценки соотношений толщин поверхностной температурной плёнки и скин-слоя для максимума спектральной плотности энергетической светимости жидкостей. Показано, что величина мощности теплового излучения должна в значительной степени определяться температурой поверхностной плёнки, которая может значительно отличаться от температуры в объёме. Проведено сравнение с известными результатами исследований радиоизлучения пресной воды в микроволновом диапазоне.
Список использованной литературы
1. Debye, P. Polar Molecules / New York: The Chemical Catalog Company, Inc. 1929, 172 p.
2. Kaatze, U., Uhlendorf, V. The Dielectric Properties of Water at Microwave Frequencies // Zeitschrift für Physikalische Chemie, 1981, # 126, pp. 151–165.
3. Hale, G. M., Querry, M.R. Optical constants of water in the 200‑nm to 200‑microm wavelength region // Applied optics, 1973, Vol. 12, # 3, pp. 555–563.
4. Nikogosyan, D.N., Oraevsky, A.A., Rupasov, V.I. Two-photon ionization and dissociation of liquid water by powerful laser UV radiation // Chemical Physics, 1983, # 77, pp. 131–143.
5. Van Vleck, J.H., Weisskopf, V.F. On the Shape of Collision-Broadened Lines // Reviews of Modern Physics, 1945, # 17, pp. 227–236.
6. Carlton, Hugh R. Infrared absorption by molecular clusters in water vapor // Journal of Applied Physics, 1981, Vol. 52, # 5, pp. 3111–3115.
7. Walrafen, G.E. Raman spectral studies of water structure // The Journal of Chemical Physics, 1964, Vol. 40, # 11, pp. 3249–3256.
8. Goncharov, A.F. Raman Spectroscopy at High Pressures // International Journal of Spectroscopy, 2011, # 2012:617528.
9. Lunkenheimer, P., Emmert, S., Gulich, R., Köhler, M., Wolf, M., Schwab, M., Loidl, A. Electromagnetic-radiation absorption by water // Physical Review, 2017, # 96:062607.
10. Cassone, G., Sponer, J., Trusso, S., Saija, F. Ab initio spectroscopy of water under electric fields // PhysicalChemistry ChemicalPhysics, 2019, Vol. 21, # 21, pp. 21205–21212.
11. Le Vine, D.M., Li, M., Zhou, Y., Lang, R.H., Dinnat, E.P., Soldo, Y., de Matthaeis, P. The dielectric constant of sea water and extension to high salinity // IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 2024, # 17, pp. 5911–5919.
12. Gavrilin, S.N. Radiation-temperature dependence of water at microwaves // Journal of Physics: Conference Series, 2023, # 2603:012014.
13. Bubukin, I.T., Stankevich K.S. Measurements of the reflectivity and permittivity of water in the film layer of the sea surface in the millimeter wave band // Journal of Communications Technology and Electronics, 2013, # 58, pp. 673–681.
14. Stogryn, A.P. Equations for Calculating the Dielectric Constant of Saline Water (Correspondence) // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, 1971, # 19, pp. 733–736.
15. Klein, L., Swift C. An improved model for the dielectric constant of sea water at microwave frequencies // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 1977, # 25, pp. 104–111.
Ключевые слова
Рекомендуемые статьи
Микроволновое излучение водных поверхностей на 15 Ггц: применение в дистанционном зондировании и радиометрии «Светотехника», 2025, №5