Лабораторная работа 313а. Определение температуры нити кинолампы с помощью радиационного пирометра типа «рапир»
Цель работы - ознакомиться с законами теплового излучения, изучить принцип работы радиационного пирометра, измерить с его помощью температуру нагретого тела (нити накала кинолампы), определить величину постоянной Стефана - Больцмана.
Принципиальная схема радиационного пирометра приведена на рис.3. Общий вид установки для измерения температуры радиационным пирометром представлен на рис. 8, где 1 - радиационный пирометр; 2 - кинолампа, нить которой служит исследуемым телом; 3 - выпрямитель с регулируемым выходным напряжением для питания кинолампы; 4 - гальванометр, предназначенный для регистрации температуры приемника Пр (рис. 3); 5 - смотровое окно; 6 -регулятор напряжения питания кинолампы.
Рис. 8
Порядок выполнения работы
1. Включить выпрямитель 3 в сеть 127 В, предварительно установив регулятор напряжения 6 в крайнее положение против часовой стрелки.
2. Включить гальванометр 4 в сеть 220 В. Убедиться, что световой зайчик на шкале гальванометра находиться на нулевой отметке.
З^ращая регулятор напряжения 6 по часовой стрелке, установить по вольтметру выпрямителя напряжение накала кинолампы равным 8 В.
4. Произвести наводку пирометра. Для этого установить пирометр на расстоянии приблизительно 40 см от кинолампы, а затем, смотря в окуляр, навести его на нить кинолампы. Четкость изображения ре1улируется продольным перемещением объектива. Наводка считается правильной, если изображение нити кинолампы находится в середине смотрового окна 5 и перекрывает концы лепестков приемника. На рис. 9 приведены виды излучателя для следующих случаев: 1 - расстояние от пирометра до излучателя велико; 2 - пирометр наведен правильно; 3 - пирометр наведен криво.
1 2 3
Рис. 9
5. При напряжении накала 8 В произвести отсчет показания гальванометра в делениях N. Из градуировочного графика tрад = f(N), расположенного на лабораторном столе, для снятого показания N, определить радиационную температуру нити кинолампы в градусах Цельсия (tрад, °С), которую затем перевести в градусы Кельвина (Трад, К).
6. Воспользовавшись графиком Т=f(Трад) на лабораторном столе или на рис. 10, определить температуру Т.
7. Полученные значения температур и соответствующие показания вольтметра (V) и амперметра (/) выпрямителя 3, занести в табл. 3. и 6. Повторить аналогичные измерения при напряжении накала 6 и 4 В.
Рис. 10
Таблица 3
|
№№ п/п
|
[U, В
|
ЛI, А
|
{N, дел
|
tрад °С |
Tрад °С |
T, K |
σi Вт/м2*К4
|
σcр Вт/м2*К4
|
|
1 1 |
"
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
|
|
|
|
|
|
|
|
8. После измерений установить регулятор напряжения 6 в крайнее положение против часовой стрелки и отключить выпрямитель от сети,
9. По формуле (24) подсчитать величину постоянной Стефана - Больцмана σi для каждого отсчета температуры (S = 8,0*10-5 м2).
10. По окончании вычислений произвести оценку ошибок полученных результатов для постоянной Стефана - Больцмана σi, по схеме, приведенной в предыдущей работе.
11.
Сравнить полученное значение постоянной
Стефана - Больцмана
с
табличным
σT
= 5,7*10-8
Вт/(м2*К4).
Контрольные вопросы к лабораторным работам 313, 313а.
1. Величины, характеризующие тепловое излучение (энергетическая светимость, испускательная способность, поглощательная способность).
2. Виды излучений и природа теплового излучения.
3. Законы теплового излучения: Кирхгофа, Стефана - Больцмана, Вина.
4. Формула Рэлея - Джинса. «Ультрафиолетовая катастрофа».
5. Формула Планка.
6. Пирометрия и ее практическое применение.
7. Принцип действия основных видов пирометров: яркостного, радиационного, цветового.
8. Понятие истинной, радиационной, яркостной и цветовой температуры.
9. Почему с помощью пирометров нельзя измерить истинную температуру нагретого тела?