Scrigroup - Documente si articole

     

 
HomeDocumenteUploadResurseAlte limbi doc
 
BulgaraCeha slovacaCroataEnglezaEstonaFinlandezaFranceza
GermanaItalianaLetonaLituanianaMaghiaraOlandezaPoloneza
SarbaSlovenaSpaniolaSuedezaTurcaUcraineana

įstatymaiįvairiųApskaitosArchitektūraBiografijaBiologijaBotanikaChemija
EkologijaEkonomikaElektraFinansaiFizinisGeografijaIstorijaKarjeros
KompiuteriaiKultūraLiteratūraMatematikaMedicinaPolitikaPrekybaPsichologija
ReceptusSociologijaTechnikaTeisėTurizmasValdymasšvietimas

ŠILUMINIO SPINDULIAVIMO TYRIMAS IR TEMPERATŪROS MATAVIMAS OPTINIU PIROMETRU

fizinis



+ Font mai mare | - Font mai mic



DOCUMENTE SIMILARE

Šiluminio spinduliavimo tyrimas ir temperatūros matavimas optiniu pirometru

TIKSLAS optiniu pirometru išmatuoti įkaitinto kūno temperatūrą ir nustatyti Stefano-Bolcmano konstantą.



PRIEMONĖS nykstamojo siūlo pirometras, kaitinamoji lempa, ampermetras, voltmetras, maitinimo šaltinis.

Pav. 1. Darbo schema.

1 – pirometras, 2 – kaitinamoji lempa, 3 – transformatorius, 4 – voltmetras, 5 – ampermetras,   6 – kintamosios srovės šaltinis.

PAGRINDINĖS FORMULĖS:

(1)

σ – Stefano-Bolcmano konstanta, I – srovės stipris, U – įtampa, A – sugėrimo geba, S – kūno paviršiaus plotas, T – tikroji įkaitinto kūno temperatūra, T0 – aplinkos temperatūra.

(2)

T – tikroji įkaitinto kūno temperatūra, T’ – temperatūra išmatuota pirometru (Kelvinais), k – lentelinė konstanta išmatuotąją temperatūrą susiejanti su tikrąja.

  DARBO EIGA IR REZULTATAI :

Paruošiame darbui optinį pirometrą. Įjungiame pirometro kaitinimo šaltinį; ampermetro rodyklė rodo “0”. Sukant diską pagal laikrodžio rodyklę įjungiame pirometro varžą. Per okuliarą stebime pirometro lemputės siūlą, kuris pastebimas, kai jo temperatūra yra apie 500 0C. Įjungiame raudoną filtrą (matinis filtras išjungtas). Keičiant okuliaro padėtį, t.y. stumdant jo vamzdelį, gauname ryškų lemputės siūlo vaizdą.

Įjungiame kaitinimo lempos, kurios siūlelio temperatūrą matuosime, maitinimo šaltinį ir sudarome nedidelę įtampą, kad lemputė silpnai šviestų.

Pirometro objektyvą nukreipiame į kaitinimo siūlą ir nustatome ryškų vaizdą. Pirometrą pastatome taip, kad jo lemputės siūlas uždengtų tiriamos kaitinimo lempos siūlą.

Dėstytojas nurodo srovės didumus, kuriems esant matuojama lemputės siūlo temperatūra tr (5–6 matavimai).

Matavimo duomenis (I – srovės stiprumą, U – įtampą, tr – išmatuotą pirometru temperatūrą) surašome į lentelę. Nustatome tikrąją temperatūrą T pagal išmatuotą pirometru tr ir darbo vietoje pateiktą lentelėje

Pagal formulę apskaičiuojame Stefano-Bolcmano konstantą σ (A – 1).

Suformuluojame išvadas.

Aplinkos temperatūra: T=16˚C =289K;

Siūlelio paviršiaus plotas:   S=0,7·10-4 m2;

Sugėrimo geba:   A=1.

1 Lentelė. Elektros grandinės, prie kurios prijungta kaitinamoji lemputė, duomenys; kaitinamojo siūlelio išmatuotoji bei tikroji temperatūra; apskaičiuotoji Stefano-Bolcmano konstanta:

Nr.

I, A

U, V

tr, ˚C

T’, K

T, K

σ, ∙10-8 W/(m2ּK4)

 

<σ> = 5,91

SKAIČIAVIMAI:

Išvada: išmatavome optiniu pirometru kaitinamosios lempos siūlelio temperatūras, apskaičiavome Stefano-Bolcmano konstantą, kuri yra lygi σ=5,91·10-8 W/(m2·K4). Stefano-Bolcmano konstantą gauname su nedidele (tik 4%) paklaida, taigi galime teigti, kad matavimai ir skaičiavimai atlikti pakankamai tiksliai.

Atsakymai į klausymus:

Šiluminis spinduliavimas ir jo savybės.

Kūnai įkaitinti iki pakankamai aukštos temperatūros švyti, t.y. spinduliuoja elektromagnetines bangas.Toks spinduliavimas vadinamas šiluminiu. Pagrindinė šiluminio spinduliavimo savybė, kuri nebūdinga kitų rūšių spinduliams, yra jo pusiausvyros pobūdis, t.y. kai per laiko vienetą kūnas išspinduliuoja tiek pat energijos, kiek ir sugeria. Kuo aukštesnė temperatūra tuo platesnis spinduliavimo dažnių diapazonas, bei didėja bet kokio dažnio spinduliavimo diapazonas. Taigi kita savybė būtų ta, kad šiluminio spinduliavimo intensyvumas ir spektras priklauso nuo spinduliuojančio kūno savybių ir temperatūros.

Šiluminio spinduliavimo charakteristikos: spinduliavimo ir sugėrimo geba, integralinė spinduliavimo geba.

Energijos srautą, kurį visomis kryptimis spinduliuoja tam tikrame dažnio intervale kūnas, esantis tam tikroje temperatūroje, apibūdina spinduliavimo geba εv,T. Spinduliavimo geba – tai energijos srautas, kurį kūnas išspinduliuoja iš ploto vieneto visomis kryptimis vienetiniame dažnio intervale:

Suminis spinduliavimo srautas visame dažnio intervale vadinamas integraline spinduliavimo geba εT ir apskaičiuojamas pagal formulę:

Visi kūnai daugiau ar mažiau sugeria krintančią į juos elektromagnetinių bangų energiją. Jei į kūno paviršiaus ploto vienetą per laiko vienetą krinta spinduliavimo energijos srautas dΦa, sugertos ir krintančios energijų santykis vadinamas sugėrimo geba:

Planko matinio spinduliavimo hipoezė. Planko formulė.

M.Plankas paskelbė klasikinei fizikai prieštaraujančią prielaidą: dažniu ν virpančio harmoninio osciliatoriaus energija W gali būti ne bet kokia, o tik dydžio hν kartotinė, t.y. W=nhν ; n=1,2,3…; čia   h – Planko konstanta (h=6,626×10-34 Js). Taigi pagal hipotezę osciliatoriaus energija gali būti ne bet kokia – ji kvantuota. Dydis yra mažiausias galimas osciliatoriaus energijos kiekis; jis vadinamas energijos kvantu. Remdamasis šia hipoteze M.Plankas išvedė absoliučiai juodo kūno (jo sugėrimo geba lygi 1) spinduliavimo spektrinio tankio analizinę išraišką:

;

čia k – Bolcmano konstanta, c – šviesos greitis vakuume. Ši Planko formulė aprašo energijos pasiskirstymą absoliučiai juodo kūno spinduliavimo spektre.

Šiluminio spinduliavimo dėsniai.

G.Kircholfas atrado svarbiausią šiluminio spinduliavimo dėsnį, kuris teigia, kad konkrečioje temperatūroje kūno emisijos gebos ir absorbcijos santykis nepriklauso nuo to kūno prigimties – tai visiems kūnams, tarp jų ir absoliučiai juodam kūnui, universali dažnio ir temperatūros funkcija. Iš šito dėsnio išplaukia, kad kai kūnas smarkiau spinduliuoja energiją, tai tomis pačiomis sąlygomis geriau ir sugeria.

V.Vynas nustatė poslinkio dėsnį: absoliučiai juodo kūno spektrinio spinduliavimo energijos tankio maksimumą atitinkantis bangos ilgis yra atvirkščiai proporcingas kūno temperatūrai, t.y.:

;

čia b – vadinamoji Vyno konstanta, kuri lygi b=0,002898 mK. Iš jo išplaukia, kad absoliučiai juodo kūno spinduliavimo maksimumas 6000K temperatūroje yra regimojoje srityje. Kai temperatūra žemesnė, šis maksimumas esti ilgesnių bangų srityje. Todėl švytinčiam kūnui vėstant, jo spektre ima vyrauti vis mažesnio dažnio šviesa, iki galų gale kūnas visai nustoja skleisti regimuosius spindulius.

Naudota literatūra:

N.Astrauskienė ir kiti “Elektromagnetizmas. Banginė ir kvantinė optika. Atomo, branduolio ir puslaidininkių fizika – fizikos laboratoriniai darbai”, V.”Technika” 1997, p.68-72.

A.Tamašauskas ir kiti “Fizika 3”, V.”Mokslas” 1992, p.5-12.


Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare



DISTRIBUIE DOCUMENTUL

Comentarii


Vizualizari: 5458
Importanta: rank

Comenteaza documentul:

Te rugam sa te autentifici sau sa iti faci cont pentru a putea comenta

Creaza cont nou

Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved