50229

Експериментально визначити випромінювальну здатність вольфраму

Лабораторная работа

Физика

Прилади і матеріали Оптичний пірометр із зникаючою ниткою електрична лампочка розжарення регулятор напруги ватметр блок живлення пірометра акумуляторна батарея Теоретичні відомості та опис установки Абсолютно чорні тіла є ідеалізацією реальних тіл. Дійсна температура повязана з яскравісною температурою Тя співвідношенням: 3 де ; =045 для вольфраму в області температур 10001500 0С ln045=08;...

Украинкский

2014-01-18

158 KB

1 чел.

. Лабораторна робота №41

Вивчення випромінювальної здатності вольфраму

Мета роботи

Експериментально визначити випромінювальну здатність вольфраму

Для виконання лабораторної роботи студенту попередньо необхідно: знати фізичну суть і закони теплового випромінювання(§3.1, §3.2), квантову гіпотезу і формулу Планка (§3.3)

Прилади і матеріали

Оптичний пірометр із зникаючою ниткою, електрична лампочка розжарення, регулятор напруги, ватметр, блок живлення пірометра (акумуляторна батарея)

Теоретичні відомості та опис установки

Абсолютно чорні тіла є ідеалізацією реальних тіл. Теплове випромінювання реальних тіл визначається хімічною будовою тіла і станом його поверхні.

Використання властивостей теплового випромінювання тіл покладено в основу безконтактних методів вимірювання їх температури. Один з них – метод яскравісної пірометрії. Яскравісною температурою тіла Тя у випромінюванні з довжиною хвилі  називається така температура абсолютно чорного тіла, при якій яскравість обох тіл у світлі однієї і тієї ж довжини хвилі рівні між собою. Дійсна температура  пов’язана з яскравісною температурою Тя співвідношенням:

,                                                                  (3)

де ; =0,45– для вольфраму в області температур 1000–1500 0С, (ln0,45=-0,8);  – середня довжина хвилі спектральної ділянки, яку пропускає світлофільтр пірометра.

Оскільки закон Стефана - Больцмана неможливо застосовувати для реального тіла, то інтегральну випромінюючу здатність  такого тіла  можна визначити із формули:

              ,                (2)

де С, n – величини, які залежать від температури тіла; – дійсна температура тіла.

Якщо реальним тілом є вольфрамова нитка лампи розжарення, то при високій температурі потужність Р, яка підводиться до нитки, майже повністю витрачається на випромінювання. Тоді . Логарифмуючи вираз (2) отримаємо:

                        lnP = lnС + n lnTд.        (3)

Побудувавши залежність lnP від lnTд, можна знайти n як тангенс кута нахилу прямої Tд до осі абсцис і сталу . Підставивши значення ,  і в (2) отримаємо значення інтегральної випромінюючої здатності RT  вольфраму.

В коло розжарювання вольфрамової нитки електричної лампочки 6 включені автотрансформатор 7 і ватметр W. В коло розжарювання еталонної лампочки 1 включені реостат , міліамперметра  і акумуляторна батарея Б. Реостатом  можна регулювати струм розжарювання еталонної лампочки 1 пірометра.

Рис. 1

Шкала пірометра проградуйована в градусах Цельсія по випромінюванню абсолютно чорного тіла. Шкала має дві межі вимірювання: 800...1400 С і 1200...2000 С. Еталонна лампа 1, реостат , міліамперметр  вмонтовані всередині корпуса пірометра. Регулювання реостата здійснюється за допомогою гофрованого кільця, яке знаходиться ззовні на пірометрі.

Оптична схема пірометра складається з об’єктива 3, окуляра 5, червоного світлофільтра 2 і дозволяє розглядати в монохроматичному світлі =6,510-7м зображання розжареної вольфрамової спіралі лампи 1.

Димчатий фільтр  використовують при вимірюванні температур в діапазоні 1400...2000С.

Послідовність виконання роботи.

  1.  Увімкнути лабораторну установку в мережу 220В. За допомогою регулятора напруги автотрансформатора встановити розжарення нитки лампочки 6, що відповідає червоному світлу.
  2.  Увімкнути акумуляторну батарею Б і, переміщуючи окуляр пірометра, добитися різкого зображення нитки розжарення лампочки 6.
  3.  Встановити на пірометрі червоний світлофільтр 2.
  4.  Обертаючи гофроване кільце реостата пірометра, встановити температуру 900С нитки розжарення еталонної лампочки пірометра. Підрахунок здійснювати за верхньою шкалою пірометра. (При наступних вимірюваннях встановлювати температуру 1000, 1100, 1200, 1300С).
  5.  Обертаючи ручку автотрансформатора, досягти вирівнювання яскравостей обох спіралей.
  6.  В момент рівності яскравостей спіралей обох лампочок визначити за ватметром значення потужності, яка споживається досліджуваною лампочкою розжарення.
  7.  За шкалою пірометра зробити відлік яскравісної температури (). Використовуючи формулу (2), обчислити дійсні температури  вольфрамової нитки електричної лампочки, використовуючи відповідні значення .
  8.  Побудувати залежність  від  згідно з формулою (3).
  9.  Визначити п як тангенс кута нахилу прямої до осі абсцис а також . За визначеним з графіка значенням  знайти С.
  10.  Обчислити величину  вольфрамової нитки електричної лампочки для всіх значень .
  11.  Одержані дані записати в таблицю 1.

Таблиця 1

№ п/п

Тя ,

0С

Тд ,

К

ln Тд

P ,

Вт

ln P

1

900

2

1000

3

1100

4

1200

5

1300

  1.  Проаналізувати отримані результати та зробити висновки.

Контрольні запитання

  1.  Яке випромінювання називається тепловим? Яка його відмінність від інших видів випромінювання?
  2.  Сформулюйте основні характеристики теплового випромінювання.
  3.  Дайте означення, що називається абсолютно чорним тілом?
  4.  Сформулюйте закон Кірхгофа для теплового випромінювання.
  5.  Запишіть та поясніть закон Стефана – Больцмана для теплового випромінювання.
  6.  В чому суть квантової гіпотези Планка?
  7.  Поясніть оптичний метод вимірювання температури тіл, який використовується в даній лабораторній роботі.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35922. Экологический мониторинг 64.5 KB
  МЕТОДЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА: Дистанционные аэрокосмические методы космические пилотируемые орбитальные станции корабли многоразового использования автономные спутниковые съемочные системы и т.; авиационного базирования самолеты вертолеты и микроавиационные радиоуправляемые аппараты и составляют значительную часть дистанционных данных remotely sensed dt как антонима контактных прежде всего наземных видов съемок способов получения данных измерительными системами в условиях физического контакта с объектом съемки; к...
35926. Понятие о вине. Признаки. Классификации вин. Вина столовые и специальные. Их отличительные особенности. Классификация вин МОВВ 61.97 KB
  Вина столовые и специальные. Благодаря содержанию аминокислот полифенолов витаминов минеральных солей и других полезных веществ вина относятся к ценным гигиеническим напиткам обладающим бактерицидными свойствами а при умеренном потреблении и разносторонним положительным воздействием на организм человека. выдержки перед розливом в бутылки в резервуарах; марочные более 15 лет; коллекционные марочные вина дополнительно выдержанные в бутылках не менее 3 лет. Натуральные и специальные вина могут быть также ароматизированными...
35927. Клеточная теория 61.82 KB
  Основные положения клеточной теории == Современная клеточная теория включает следующие основные положения: № 1 Клетка единица строения жизнедеятельности роста и развития живых организмов вне клетки жизни нет; № 2 Клетка единая система состоящая из множества закономерно связанных друг с другом элементов представляющих собой определенное целостное образование; № 3 Ядро − главная составная часть клетки эукариот № 4 Новые клетки образуются только в результате деления исходных клеток; № 5 Клетки многоклеточных организмов образуют ткани...
35929. Виноград как сырье для винодельческой промышленности. Требования, предъявляемые к винограду, при производстве различных типов вин. Факторы, определяющие качество винограда. Сбор урожая 59.95 KB
  Факторы определяющие качество винограда. Характеристика винограда Сырьём для винодельческой промышленности является виноград. Ягоды винограда содержат высокосахаристый сок из которого получают вино. Характеристика и механический состав винограда.
35930. Особливості обслуговування у податкових органах великих платників податків 57.5 KB
  24 Податкового кодексу великий платник податків це юридична особа у якої обсяг доходу від усіх видів діяльності за останні чотири послідовні податкові звітні квартали перевищує п'ятсот мільйонів гривень або загальна сума сплачених до Державного бюджету України податків за платежами що контролюються органами державної податкової служби за такий самий період перевищує дванадцять мільйонів гривень. У разі включення платника податків до Реєстру великих платників податків далі Реєстр ВПП та отримання повідомлення центрального органу...