Порядок выполнения работы. Описание лабораторной установки

Описание лабораторной установки

Установка состоит из следующих приборов: электропечи (ЭП), приемника излучения (термостолбик – ТС) и блока управления и индикации (БУИ) (рис. 4.8).

Рис. 4.8

Электропечь состоит из нагревательного устройства, термопары для измерения температуры, регулятора нагрева и вентилятора. Отверстие О в электропечи, служащее абсолютно черным телом, выведено на переднюю панель. На передней панели также размещены клавиши «Сеть» и «Вентилятор».

На передней панели блока управления и индикации размещены цифровые трехразрядные индикаторы напряжения термостолбика (МВ) и температуры электропечи t. Термостолбик представляет собой несколько последовательно соединенных термопар. Напряжение термостолбика пропорционально мощности падающего на его поверхность излучения, которая пропорциональна энергетической светимости отверстия:

U _тс ~ Р _{пад.изл} ~ R (Т). (4.21)

Таким образом, сняв зависимость напряжения термостолбика от температуры электропечи, можно исследовать зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от температуры.

Задание 3 выполняется в следующей последовательности:

1. Установить термостолбик на расстоянии 2-3 см (по указанию преподавателя) от отверстия печи так, чтобы оси диафрагмы термостолбика и отверстия электропечи совпадали.

2. Включить электропечь кнопкой «Сеть» на ее передней панели.

3. По цифровым индикаторам измерительного устройства снять с интервалом 50⁰С зависимость напряжения термостолбика от температуры электропечи.

4. Данные по измерениям свести в табл. 4.3:

Таблица 4.3

U ТС, мв	t, ^0С	Т, К	Т ^4	s

Примечание: При вычислении Т прибавить поправку D Т = t _комн, т.к. термопара измеряет разность температур излучателя и корпуса электропечи.

5. По достижению максимальной рабочей температуры 700⁰С выключить нагреватель нажатием кнопки «Сеть», нажать кнопку «Вентилятор».

6. На основе данных табл. 4.3 построить прямую

~ . (4.22)

Оценить погрешность.

7. Зная, что и , где b = 7×10⁴ А/м (постоянная установки), получим , откуда

. (4.23)

Рассчитать s для трех температур, которые укажет преподаватель и занести в табл. 4.3.

8. Рассчитать энергетическую светимость абсолютно черного тела по формуле , где s=5,67×10⁸ Вт/м²К и сравнить с данными расчета R _П (для трех температур), по формуле , где s рассчитана по формуле (4.23) (R_П – энергетическая светимость печи).

9. Для температуры 600⁰С определить, какая доля мощности рассеивается стенками печи

, (4.24)

где Р=600 Вт – мощность, потребляемая печью; Ф= R_TS – поток излучения, испускаемый отверстием, где R_Т =s Т ⁴ - энергетическая светимость черного тела; - площадь отверстия.

Подставив записанные выражения Ф, R_{T ,} S в формулу (4.24), получим долю мощности, рассеиваемой стенками:

. (4.25)

10. По формуле (4.25) вычислить значение n. Сделать вывод.

Контрольные вопросы и задания

1. Какое излучение называется тепловым? В чем заключается основное отличие теплового излучения от других видов излучения?

2. Каков физический смысл энергетической светимости и спектральной плотности энергетической светимости?

3. Какое тело называется абсолютно черным? Какова его модель?

4. Сформулируйте законы излучения абсолютно черного тела, законы Стефана-Больцмана, Вина, Рэлея-Джинса.

5. Расскажите об «ультрафиолетовой катастрофе» и ее роли в становлении квантовой теории излучения.

6. Какую природу света доказывают законы теплового излучения?

7. Каково устройство и принцип действия пирометра? Где он применяется?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

Дата добавления: 2015-03-29