Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Введение. Измерение температуры методом оптической




Пирометрии

Измерение температуры методом оптической

Определение постоянной Стефана-Больцмана,

Лабораторная работа № 3.15

 

Цель работы: определение постоянной Стефана-Больцмана, изучение метода оптической пирометрии.

 

Наиболее распространенным в природе является свечение тел, обусловленное их нагреванием. Этот вид свечения называют тепловым (или температурным) излучением. Если окружить излучающее тело оболочкой с идеально отражающей поверхностью, то при длительном обмене энергий между телом и заполняющим оболочку излучением может возникнуть момент после которого состояние системы тело-излучение будет равновесным. Возникшее динамическое равновесие характеризуется тем, что количество излучаемой в единицу времени телом энергии будет равно количеству поглощаемой энергии за то же время. Как показали эксперименты спектральная плотность энергетической светимости (излучательности) R n, Т и спектральная поглощательная способность А n, Т нагретых тел зависят от длины волны l и термодинамической температуры Т и оказываются различными для разных тел. Количественная связь между этими функциями была установлена Кирхгофом и выражена законом: для произвольной частоты и температуры отношение излучательной способности тела к его поглощательной способности одинаково для любых тел и равно излучательной способности абсолютно чёрного тела (под абсолютно черным телом Кирхгоф понимает тела, поглощательная способность которых постоянна А n, Т = 1):

, (1)

где r n, Т – универсальная функция Кирхгофа.

Аналитический вид функции r n, Т удалось найти М. Планку после предположения, что излучение электромагнитной энергии происходит квантами (порциями):

, (2)

где h = 6,63 × 10-34 Дж×с – постоянная Планка; с = 3 × 108 м/с – скорость света в вакууме; k = 1,38 × 10-23 Дж/°К – постоянная Больцмана.

На рис. 1 изображены кривые r (l, Т) для различных температур излучающего абсолютно черного тела согласно (2).

 

Рис. 1. Излучательная способность абсолютно черного тела

при различных температурах

 

 

Как видно из рис. 1 излучательная (испускательная) способность абсолютно чёрного тела имеет максимум, приходящийся на частоту n т соответствующей длине волны , определяемую из закона смещения Вина (закон получается из приравнивания нулю производной от выражения (2) по n и последующего решения получаемого уравнения)

, (3)

где b – постоянная Вина.

Если проинтегрировать функцию Планка (2) по всем длинам волн, то получим закон Стефана-Больцмана, показывающий как зависит энергетическая светимость абсолютно чёрного тела от температуры:

, (4)

где σ = 5,67 × 10-8 Вт/(м2К4) – постоянная Стефана-Больцмана.

Если излучающее тело не является абсолютно черным излучение происходит в среде, имеющей температуру Т 0, то

, (5)

где К – коэффициент нечерноты (К < 1), зависящий от материала излучающей поверхности.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2015-06-04; Просмотров: 388; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.008 сек.