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 пов’язана з яскравісною температурою Тя співвідношенням: 3 де ; =045– для вольфраму в області температур 1000–1500 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

64770. Параметрично-структурні методи підвищення якості систем регулювання промислових об’єктів 2.22 MB
  Незважаючи на здобутки теорії керування (оптимальна лінійна фільтрація Вінера-Калмана, системи з нечіткою логікою, нейромережеві технології, генетичні алгоритми оптимізації, тощо), з ряду причин техніко-економічного характеру...
64771. ВИБІР ОПТИМАЛЬНИХ КОМПОНОВОК ВЕРСТАТНИХ ПРИСТРОЇВ ДЛЯ ВЕРСТАТІВ З ЧПК 328 KB
  Для досягнення поставленої мети сформульовано такі задачі: теоретичне обґрунтування та розроблення математичної моделі вибору оптимальної компоновки ВП для універсальних та багатоцільових верстатів з ЧПК; – розроблення системи конструкцій функціональних елементів...
64772. ТЕХНОЛОГІЧНІ ЗАХОДИ ВИРОЩУВАННЯ БАТЬКІВСЬКИХ ФОРМ ГІБРИДІВ КУКУРУДЗИ РІЗНИХ ГРУП СТИГЛОСТІ В ПІВНІЧНОМУ СТЕПУ 260.5 KB
  Щорічно в Державний Реєстр сортів рослин України вносяться нові високопродуктивні, різні за скоростиглістю гібриди кукурудзи. Для широкого їх впровадження необхідно налагодити виробництво насіння вихідних батьківських форм...
64773. ФОРМУВАННЯ ВРОЖАЙНОСТІ ТА ЯКОСТІ ЗЕРНА ПШЕНИЦІ ОЗИМОЇ ЗАЛЕЖНО ВІД ПОПЕРЕДНИКІВ, СТРОКІВ СІВБИ ТА НОРМ ВИСІВУ В УМОВАХ ПРИСИВАШШЯ 301 KB
  Мета досліджень полягає в розробці більш досконалих та економічно ефективних агротехнічних прийомів вирощування пшениці озимої при сівбі після соняшнику ячменю ярого у порівнянні з чорним паром за різних строків сівби та норм висіву насіння.
64774. МЕТОДИКА ФОРМУВАННЯ ПРАЦЕОХОРОННИХ УМІНЬ І НАВИЧОК СТУДЕНТІВ АГРАРНИХ ВИЩИХ НАВЧАЛЬНИХ ЗАКЛАДІВ ЗАСОБАМИ ІМІТАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ 592 KB
  Здійснивши аналіз методики викладання нормативних дисциплін Основи охорони праці й Охорона праці в галузі у вищих аграрних навчальних закладах ми дійшли висновку що здебільшого застосовуються традиційні методи навчання які не повною мірою дозволяють сформувати високий рівень...
64775. ОЦІНЮВАННЯ ІННОВАЦІЙНОСТІ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ МАШИНОБУДІВНИХ ПІДПРИЄМСТВ 283 KB
  Зокрема потребує подальшого теоретичного та прикладного вирішення уточнення й поглиблення поняття інноваційність технологічних процесів виявлення чинників що визначають інноваційність розвиток класифікації технологічних процесів машинобудівних...
64776. Отримання порожнистих деталей із змінною товщиною стінки на базі використання способів радіально-прямого видавлювання 336.5 KB
  Для виготовлення розповсюджених в промисловості порожнистих вісесиметричних деталей із змінною товщиною стінки використовуються способи поздовжнього зворотного та прямого видавлювання витягування локальної обробки та процеси штампування...
64777. МУЗИКА Й ЖИВОПИС У ТВОРЧОСТІ О. КОБИЛЯНСЬКОЇ ТА Я. ІВАШКЕВИЧА: СИНКРЕТИЗМ ХУДОЖНЬОЇ ОБРАЗНОСТІ 162.5 KB
  Сучасність виводить синкретизм на рівень одного з основних понять філософії та культури, що зумовлено зростаючою роллю інтеграційних процесів та явищ у контексті глобалізації всього культурного життя суспільства, яке перетворює навколишній світ.
64778. ПЕДАГОГІЧНІ УМОВИ ФОРМУВАННЯ ПРОЕКТНО-ОБРАЗНОГО МИСЛЕННЯ МАЙБУТНІХ ДИЗАЙНЕРІВ У ВИЩОМУ НАВЧАЛЬНОМУ ЗАКЛАДІ 223 KB
  Сучасний етап розвитку українського суспільства ознаменувався значними трансформаціями в соціальноекономічній політичній культурній та освітній сферах що привели до переосмислення ролі дизайну як особливої діяльності яка завдяки естетичності екологічності технічності...