Šiluminio spinduliavimo tyrimas ir temperatūros matavimas optiniu pirometru

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.

Darbo metodika ir pagrindinės formulės

Optinio pirometro schema:

1 pav.

Temperatūros matavimo optiniu pirometru principas pagrįstas įkaitinto kūno spalvos ir švytėjimo intensyvumo palyginimu su etaloninės lemputės siūlo švytėjimu. Pirometrą (1 pav.)

Sudaro okuliaras 1 ir objektyvas 2, lemputė 3, kurios grandinėje yra srovės šaltinis 4, reostatas 5 ir ampermetras 6. Ampermetras sugraduotas ne srovės, o jos įkaitinto siūlelio temperatūros vienetais. Švytėjimas sulyginamas reostatu 5, raudonojo filtro (λ 0,65µm) šviesoje. Matuojant temperatūrą didesnę negu 1400 ˚ C, pastatomas matinis filtras 7 ir temperatūra stebima kitoje skalėje.

Bandymo eiga

1. 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.

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

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

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

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

6. Pagal formulę apskaičiuojame Stefano-Bolcmano konstantą σ (A – 0,85).

7. Suformuluojame išvadas.

1lentelė

REZULTATAI

2 lentelė

SKAIČIAVIMAI

Išvada

Atlikę laboratorinį darbą gavome, kad vidutinė Stefano-Bolcmano konstanta , o tikroji yra σ = .

Naudota literatūra

N.Astrauskienė ir kt. “Elektromagnetizmas. Banginė ir kvantinė optika. Atomo, branduolio ir puslaidininkių fizika” 1997m.; A. Tamašauskas, J. Vosylius “Fizika 2” 1989m.