Курс общей физики. Лазарев А.П - 61 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

61
температуры основано на излучении интегральной интенсивности
излучения, т.е. полной энергий излучения R.
Из закона Стефана - Больцмана следует, что количество тепловой
энергии, передаваемое единицей поверхности абсолютно черного тела ,
находящегося при температуре Т
1
, в окружающую среду имеющую
температуру Т
2
(если среду можно рассматривать как абсолютно ч ё рное
тело), равно:
(
)
(
)
(
)
4
2
4
121
TTTRTRR −=−= σ
(10)
Излучение всех остальных тел подчиняется такой же закономерности.
Метод определения температуры раскалённых тел по спектру
излучения на основе использования законов теплового излучения
называется оптической пирометрией . Соответствующие приборы
называются оптическими пирометрами.
Экспериментальная часть .
Описание установки и оптического пирометра
Целью данной работы является определение постоянной σ в
законе Стефана - Больцмана . Исследуемым телом , которое считается
абсолютно черным,
является вольфрамовая
спираль лампы ,
нагреваемая электрическим
током . Электрическая
схема установки показана
на рис.2.
Напряжение от сети через
латр (лабораторный
автотрансформатор ) и понижающий трансформатор подается на спираль
лампы . С помощью латра можно менять ток и напряжение на спирали
лампы , которые измеряются включенными в цепь амперметром и
вольтметром .
Мощность, затрачиваемая на поддержание единицы площади
спирали в накаленном состоянии, будет равна
S
IU
W
2
=
, (11)
где I - сила тока в цепи лампы , U - падение напряжения на cпирали лампы ,
S - площадь спирали (2S, т.к . спираль излучает в обе стороны ) .
Приравнивая эту мощность количеству энергии, теряемой спиралью
за I секунду , в соответствии с законом Стефана - Больцмана (9) получим
формулу (12):
, (12)
),(2
4
2
4
1
TTSUI −=⋅ σ
)(2
4
2
4
1
TTS
UI
−
⋅
=σ
латр
А
С пир аль
лампы
Рис.2
V 
                                            61
  тем пера туры основа но на излучении интегра льной               интенсивности
  излучения, т.е. полной энергий излученияR.
        И з за к она С теф а на -Больцм а на следует, что к оличество тепловой
  энергии, переда ва ем ое единицей поверхности а бсолю тно черного тела ,
  на ходящ егося при тем пера туре Т 1, в ок ружа ю щ ую среду им ею щ ую
  тем пера туру Т 2 (если среду м ожно ра ссм а трива ть к а к а бсолю тно чё рное
  тело), ра вно:
                     R = R (T1 ) − R (T2 ) = σ (T14 − T24 )                       (10)
  И злучение всех оста льны х тел подчиняетсята к ой же за к оном ерности.
         М етод определения тем пера туры ра ск а лё нны х тел по спек тру
  излучения на основе использова ния за к онов теплового излучения
  на зы ва ется оптическ ой пиром етрией. С оответствую щ ие приборы
  на зы ва ю тсяоптическ им и пиром етра м и.

                              Экспер имен тальн ая часть.
                 Описан иеустан овкииоптического пир ометр а
         Целью да нной ра боты является определение постоянной σ                     в
  за к оне С теф а на -Больцм а на . И сследуем ы м телом , к оторое счита ется
                                                     а бсолю тно             черны м ,
                                                     является         вольф ра м ова я
                                     А
~ 220 V




                                                     спира ль                 ла м пы ,
                                                 С пир аль




                                                     на грева ем а я элек трическ им
                                                 лампы



                                        V
                                                     ток ом .        Э лек трическ а я
                                                     схем а уста новк и пок а за на
                                                     на рис.2.
          латр                                       Н а пряжение от сети через
                        Рис.2
                                                     ла тр          (ла бора торны й
  а втотра нсф орм а тор) и понижа ю щ ий тра нсф орм а тор подается на спира ль
  ла м пы . С пом ощ ью ла тра м ожно м енять ток и на пряжение на спира ли
  ла м пы , к оторы е изм еряю тся вк лю ченны м и в цепь а м перм етром и
  вольтм етром .
          М ощ ность, за тра чива ем а яна поддержание единицы площ а ди
  спира ли вна к а ленном состоянии, будетра вна
                                                  IU
                                         W=          ,                            (11)
                                                  2S
  где I - сила ток а вцепи ла м пы , U - па дение на пряжения на cпира ли ла м пы ,
  S - площ а дь спира ли (2S, т.к . спира ль излуча ет в обе стороны ).
                               I ⋅ U = 2 σ S ( T 1 4 − T 24 ),
         П рира внива я эту м ощ ность к оличеству энергии, теряем ой спира лью
  за I сек унду, в соответствии с за к оном С теф а на -Больцм а на (9) получим
  ф орм улу (12):
                                                I ⋅U              ,           (12)
                                      σ =
                                             2 S ( T14 − T 24 )

Страницы