- •Физико-технический
- •Здесь εΤ – коэффициент серости тела.
- •III. Ход работы
- •И определите величин n и b. Значения εΤ для вольфрама даны в таблице 1.
- •V. Вопросы для самоконтроля
- •Структура методических указаний к лабораторным работам:
- •Совокупность оптических (бесконтактных) методов измерения температуры называется пирометрией.
- •§ 36 Яркостная пирометрия.
III. Ход работы
Экспериментальная установка состоит из оптического пирометра. Источника постоянного тока, вольтметра, амперметра и лампы накаливания. Схема установки приведена на рис. 5.
где Л – лампочка накаливания; W – источник питания ИПР или любой другой. Оптический пирометр включает в себя: объектив 1, окуляр 2, диафрагму 3, монохроматический (красный) светофильтр 4, нить 5. Нить подключается к источнику постоянного тока при помощи кнопки 6. Нагрев происходит только при нажатой кнопке, что существенно увеличивает срок ее службы.
Пренебрегая потерями на теплопередачу, можно считать, что вся мощность
W = IU, выделяемая в лампочке накаливания, преобразуется в мощность излучения, т. е.:
Rэ= |
(17), |
где S – площадь нити накала дана в приложении к работе.
C помощью потенциометра установить напряжение на лампе накаливания при котором нить накала начинает светиться. Измерить соответствующую силу тока. Рассчитать потребляемую мощность W и энергетическую светимость Rэ лампы накаливания.
С помощью оптического пирометра определить яркостную температуру нити накала лампочки и по графику зависимости Т=f(Tярк) соответствующую термодинамическую температуру нити.
Измерения повторить для других значений напряжения на лампе накаливания (всего 8-10 измерений).
Для проверки закона Стефана- Больцмана постройте график зависимости W = εΤΒΤ n в логарифмическом масштабе
lgW = lg(εΤΒ) + nlgT
И определите величин n и b. Значения εΤ для вольфрама даны в таблице 1.
Найдите величину постоянной Стефана-Больцмана по формуле , гдеS - площадь излучающей поверхности нити ( указана на установке).
Сделайте выводы.
V. Вопросы для самоконтроля
Какая величина называется энергетической светимостью, испускательной способностью, поглощательной способностью?
Геометрический смысл энергетической светимости тела, ее связь с испускательной способностью тела.
Сформулировать законы теплового излучения: Кирхгофа, Стефана-Больцмана, закон смещения Вина.
Какой физический смысл универсальной функции Кирхгофа f (ν,T)?
В чем смысл «ультрафиолетовой катастрофы» ?
Какой физический смысл постоянной σ в законе Стефана-Больцмана и λm в законе смещения Вина?
Каковы условия перехода формулы Планка в формулу Рэлея-Джинса и Вина.
Объясните понятия: серое тело, коэффициент серости, яркостная температура.
Структура методических указаний к лабораторным работам:
Цель работы
Задачи работы
Приборы и принадлежности
Задания для СРС по литературным источникам с указанием §§, подлежащих проработке.
Краткие теоретические сведения
Основные понятия и определения
Основные законы
Вывод рабочей формулы
Фото и описание установки
Программа работы и порядок выполнения лабораторной работы
Бланк отчета к лабораторной работе представленный в электронной форме.
Совокупность оптических (бесконтактных) методов измерения температуры называется пирометрией.
А приборы для измерения температуры нагретых тел по интенсивности их теплового излучения в оптическом диапазоне спектра называют пирометрами.
В зависимости от того, какой закон теплового излучения используется для измерения температуры тел, различают: радиационную, цветовую, яркостную температуры.
Радиационная температура – это такая температура черного тела, при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости исследуемого тела.
Т.е. регистрируется энергетическая светимость исследуемого тела и по закону Стефана – Больцмана вычисляется его радиационная температура:
(36.1)
(36.2)
(36.3)
Для , адля нечерного тела тогда:, (36.4),
т.е. истинная температура Т больше Трад . Значение аТ для различных излучателей есть в таблице.
При Т=1500 К, аТ вольф. = 0,15
Т=3000 К, аТ вольф. = 0,32
Серое тело – тело, поглощающая способность которого меньше 1, но одинакова для всех частот и зависит только от Т, материала и состояния поверхности тела.
.
Цветовая температура
Для серых тел, или тел близких к ним по свойствам, спектральная плотность энергетической светимости.
, где
Следовательно, распределение энергии в спектре излучения серого тела такое же, как и в спектре черного тела, имеющего туже температуру, поэтому к серым телам применим закон смещения Вина. Зная длину волны λmax, соответствующую максимальной спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела, можно определить его температуру:.(36.5)
Эта температура называется цветовой. Для серых тел цветовая температура совпадает с истинной. Температура на поверхности солнца и звезд – цветовая.
Яркостная температура
Яркостная температура -Тя – это температура черного тела, при которой для определенной длинны волны его спектральная плотность энергетической светимости равна спектральной плотности энергетической светимости исследуемого тела: , где Т – истинная температура.
(36.6)
Для нечерных тел ,то,истинная температура больше яркостной.