Лабораторная работа №301.
ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ С ПОМОЩЬЮ
ПИРОМЕТРА С ИСЧЕЗАЮЩЕЙ НИТЬЮ
1). Цель и содержание работы.
Целью работы является ознакомление с законами теплового излучения реальных тел и с одним из
наиболее распространенных методов измерения температуры с помощью пирометра с исчезающей
нитью. Содержание работы заключается в измерении яркостной температуры Т
я
нити лампы
накаливания в зависимости от электрической мощности, расходуемой лампой, и в определении
расчетным путем истинной температуры Т нити.
2). Краткая теория работы.
а). См. Ч.1, гл.1, §§1-7
б). Вывод расчетной формулы.
Энергетическая светимость АЧТ связана с его температурой по закону Стефана-Больцмана:
4
* ТR
σ
=
Для реальных тел этот закон приобретает иной вид. Например, для платины в интервале
температур 700-1800 К R ~Т
5
Это объясняется тем, что любое реальное тело обличается от АЧТ: оно не только поглощает
или излучает, но и отражает, а в общем случае и пропускает электромагнитное излучение. В связи
с этим тепловое излучение реальных тел всегда отличается от излучения АЧТ.
Д
ЛЯ
реальных непрозрачных тел, в том числе металлов, спектральное распределение энергии
излучения может быть охарактеризовано произведением функции Планка r*(λ ,T) (спектрального
распределения энергии излучения AЧT) и некоторой функции ξ(λ,Т),характеризующей
излучательную способность поверхности тела в данных условиях:
),(),(*),( TTrTr
λ
ξ
λ
λ
=
Величину
ξ
называют степенью черноты тела. Для некоторых тел
ξ
не зависит от
λ
. Такие
тела называются серыми. И
ногда
ξ
оказывается постоянной величиной для некоторого
интервала длин волн или некоторого температурного интервала. Так, например, для
вольфрама в видимой области спектра
ξ
=0,43. Степень черноты показывает, во сколько
раз спектральная плотность излучения реального тела отличается от спектральной
плотности АЧТ.
Окисленные поверхности вольфрама, никеля и некоторых других металлов близки по
своим свойствам к серым телам. Для них закон интегрального излучения имеет вид (ср. с 1-
7 для АЧТ):
n
b ТR =
, (1)
где коэффициенты b и n различны для разных тел и могут также заменяться с изменением
температуры.
Поток излучения, идущий от нагретой нити исследуемой лампы, равен Ф=RS , где
R - энергетическая светимость, S -площадь поверхности нити. С достаточной степенью
точности можно считать, что вся электрическая энергия, подводимая к исследуемой лампе,
расходуется на тепловое излучение. Следовательно, Ф=N=R S (N=IU - электрическая
мощность, I - сила тока, U - напряжение на лампе). Тогда закон интегрального
излучения (3) примет ВИД: N=BST
n
Прологарифмировав это выражение, получим:
lgN=lg(BS)+nlgT
