Контрольные вопросы и задания.

1. Давайте определение теплоемкости – массовой, объемной, мольной;

2. Что такое истинная массовая теплоемкость?

3. Что такое средняя массовая теплоемкость?

4. Расскажите устройство экспериментальной установки и поясните, как она работает;

5. Какие параметры измеряются в данной работе?

6. Какие параметры рассчитываются в данной работе?

7. Как в данной работе определяется расход воздуха?

8. Для чего нужно знать плотность воздуха в данной работе? Как определяется в ней плотность воздуха при температуре t₁?

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ИЗЛУЧЕНИЯ И

ИНТЕГРАЛЬНОЙ СТЕПЕНИ ЧЕРНОТЫ ТВЕРДОГО ТЕЛА

(ВОЛЬФРАМОВЫЙ ПРОВОЛОКИ).

Цель работы - научить студентов методике проведения теплотехнического эксперимента и обработке опытных результатов при экспериментальном определении коэффициента излучения твердого тела.

1. Основы теории

Нагретые тела излучают электромагнитные волны. Это излучение осуществляется за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения.

Полное количество энергии, излучаемое в единицу времени единицей поверхности абсолютно черного тела, имеющего температуру Т (К), определяется законом Стефана-Больцмана:

Е₀ = σ₀ T⁴, (1)

где Е₀ – интегральная плотность излучения черного тела, Вт/м².

Величина σ₀ = 5,67 10^-8 [Вт/(м² K⁴)] называется постоянной Стефана-Больцмана.

В технических расчетах закона Стефана-Больцмана удобно применять в другой форме:

Е₀ = С₀ (Т/100)⁴, (2)

где С₀= σ₀ 10⁸= 5,67- коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/(м² K⁴).

Закон Стефана-Больцмана можно применять и для серых тел. В этом случае он принимает следующий вид:

Е = ε Е₀ = ε С₀ (Т/100)⁴ = С (Т/100)⁴, (3)

где Е – интегральная плотность излучения серого тела, Вт/м²;

ε = Е/Е₀ - интегральная степень черноты тела;

С = ε С₀ – коэффициент излучения серого тела Вт/(м² К⁴).

В случае теплообмена излучением между телом цилиндрической формы и его оболочкой результирующий интегральный поток излучения тела на оболочку выражается формулой:

Ф = С [(Т₁/100)⁴ – (Т₂/100)⁴] F₁, (4)

где Ф – результирующий интегральный поток излучения, Вт;

F₁ = πdl – площадь цилиндрической поверхности излучающего тела, м²;

T₁ и T₂ – абсолютные температуры тела и оболочки, К;

Формула справедлива для случая, когда F₁ << F₂, где F₂ - площадь поверхности оболочки, м².

2. Задание

   1. Изучить устройство лабораторной установки и начертить ее принципиальную схему;

   2. Под руководством преподавателя провести эксперимент по определению коэффициента излучения вольфрамовой нити и измерить следующие величины: U_н, U₀, t₁, t₂;

   3. Рассчитать коэффициент излучения тела С для каждого опыта;

   4. Составить отчет, в который включить расчетные формулы, схему установки, таблицу результатов измерений.

3. Оценка погрешности измерений

Среднеквадратическая погрешность измерения коэффициента излучения вольфрамовой нити С может быть найдена из уравнения:

, (5)

В данной лабораторной работе погрешность составляет 5 - 7 %.