Теоретические сведения. Цель работы: измерение температуры нагретого тела и получение зависимости интегрального излучения от температуры

С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКОГО ПИРОМЕТРА

ИЗМЕРЕНИЕ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 12

Цель работы: измерение температуры нагретого тела и получение зависимости интегрального излучения от температуры.

Приборы: оптический пирометр; блок питания; лампа накаливания, включённая в электрическую сеть.

Для измерения температуры раскалённых тел, а также самосветящихся тел, удалённых от наблюдателя (например, звёзд), нельзя пользоваться обычными методами, основанными на применении термометров расширения, электрических термометров сопротивления и термопар. В этих случаях о высокой температуре тела можно судить только по его излучению. Совокупность методов измерения высоких температур, основанных на использовании зависимости лучеиспускательной способности исследуемого тела от температуры, называется оптической пирометрией. Приборы называются пирометрами излучения. Они бывают двух типов – радиационные и оптические. В первых регистрируется интегральное тепловое излучение исследуемого нагретого тела, во вторых – его излучение в каком-либо одном или двух узких участках спектра. В нашем случае используется оптический пирометр с исчезающей нитью.

Свечение раскалённых тел широко используется для создания источников света (например, вакуумных ламп с вольфрамовой нитью). Радиационный нагрев широко применяется в промышленности, в том числе пищевой промышленности, в частности, для выпечки хлеба, когда источником тепла является не только дно печи, но и её стенки.

Нагретое тело испускает в окружающее пространство лучистую энергию. Существующее в физике понятие абсолютно чёрного тела предполагает такое тело, которое поглощает всю падающую на него энергию». Излучательная способность такого тела также будет наибольшая. Интегральная лучеиспускательная способность абсолютно чёрного тела зависит от термодинамической температуры Т и определяется законом Стефана – Больцмана

, (1)

где – постоянная Стефана – Больцмана.

Для нечёрных тел значение W можно записать так:

. (2)

Величины В и n оказываются неодинаковыми для разных температурных интервалов, но всегда . Если каким-то способом измерить термодинамическую температуру данного тела и оценить значение W, то по формуле (2) можно определить В и n. Более точно эти величины можно найти, имея несколько измерений W и T. Тогда по формуле

(3)

строится график зависимости lnW от lnT и по наклону прямой находится величина n.

Мощность излучения исследуемой лампочки накаливания определяется по электрической мощности IU. Считается, что при высоких температурах мощность, подводимая к лампочке, почти полностью расходуется на излучение W=IU.

Дата добавления: 2015-06-04