4. Обработка опытных данных
1. Для каждого опыта определяется и записывается в таблицу отчёта:
1.1. Мощность излучателя (вольфрамовой нити спирали):
Q = I U , Вт (12.10)
1.2. Сопротивление излучателя:
R
=
, Ом (12.11)
Рабочая температура вольфрамовой нити спирали (по графику на стенде), t, C .
1.4. Абсолютная температура излучателя:
T = t + 273, K (12.12)
1.5. Коэффициент излучения c по формуле (12.8).
1.6. Степень черноты излучателя по формуле (12.3).
1.7. Погрешность определения опытных значений :
=
,
%, (12.13)
где
– справочное значение степени черноты
вольфрамовой нити,
определяемое по графику на рис. (12.2).
0,3
0,2
0,1
0
t,
C
600 1000 1400 1800 2200
Рис. 12.2. График зависимости степени черноты вольфрамовой нити
от её температуры
2.
Строится график зависимости Q
= f
.
3. Вычисляется предельная погрешность измерения температуры нити накалива-ния спирали по формуле (12.9).
4. По результатам работы оформляется отчёт.
5. Содержание отчёта
В отчёте приводятся:
1. Цель работы.
2. Схема установки и её составные части.
3. Ответы на приведенные ниже контрольные вопросы.
4. Полученные результаты работы с необходимыми расчётами.
5. График зависимости мощности излучателя от его абсолютной температуры.
6. Контрольные вопросы
1. Как возникает лучистая энергия?
2. Как осуществляется лучистый теплообмен?
3. Что является источником теплового излучения?
4. Чтобы тело хорошо излучало энергию, каким свойством оно должно обладать?
5. Каков интервал длин волн тепловых (инфракрасных) лучей?
6. Когда тело перестаёт излучать энергию?
7. Какие вещества имеют селективный спектр излучения?
8. Как излучают энергию твёрдые тела?
9. Привести формулу закона Стефана – Больцмана.
10. Что положительно влияет на лучистый теплообмен серых тел?
11. Что понимается под степенью черноты серого тела?
12. Что определяет степень достоверности полученных результатов?
13. Подтверждают ли опыты справедливость закона Стефана – Больцмана?
14. Какова достоверность Вашего вывода?
Контрольные ответы
Как возникает лучистая энергия?
Лучистая энергия возникает за счёт энергии других видов в результате сложных молекулярных и внутриатомных процессов.
Как осуществляется лучистый теплообмен?
Лучистым теплообменом называется теплообмен между телами, который осуществляется путём распространения электромагнитных волн.
Что является источником теплового излучения?
Источником теплового излучения является внутренняя энергия нагретого тела.
Чтобы тело хорошо излучало энергию, каким свойством оно должно обладать?
Количество лучистой энергии в основном зависит от физических свойств и температуры излучающего тела.
Каков интервал длин волн тепловых (инфракрасных) лучей?
Электромагнитные волны различаются длиной своей волны . Тепловые (инфракрасные) лучи представляют собой электромагнитные колебания с длиной волны = 0,8 – 40 мк (1 мк = 0,001 мм).
Когда тело перестаёт излучать энергию?
Лучеиспускание свойственно всем телам. Каждое из них одновременно и непрерывно излучает и поглощает энергию, если его температура не равна 0 К.
Какие вещества имеют селективный спектр излучения?
Газы имеют селективный (избирательный) спектр и излучают всем своим объёмом.
Как излучают энергию твёрдые тела?
Лучеиспускание твёрдых тел происходит с их поверхности, при этом, спектр излучения также непрерывен, т.е. испускаются лучи всех длин волн.
Привести формулу закона Стефана – Больцмана.
Энергия излучения абсолютно чёрного тела за единицу времени определяется по закону Стефана – Больцмана согласно зависимости:
E = c F, Вт, (12.1)
где F – поверхность излучения тела, м ;
T – абсолютная температура поверхности излучения тела, К;
c – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела; c = 5,67 Вт/(м К ).
Что положительно влияет на лучистый теплообмен серых тел?
Лучистый теплообмен, радиационный теплообмен, влияет на осуществление результата процессов превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса энергии излучения и её поглощения веществом.
Что понимается под степенью черноты серого тела?
В природе абсолютно чёрных тел не существует. Все реальные тела называют «серыми». При одной и той же температуре серые тела излучают энергию меньшей величины, чем абсолютно чёрное тело.
Что определяет степень достоверности полученных результатов?
Погрешность определения опытных значений :
= , %, (12.13)
где – справочное значение степени черноты вольфрамовой нити
Подтверждают ли опыты справедливость закона Стефана – Больцмана?
Закон Стефана — Больцмана был хорошо проверен экспериментально. Опыты подтвердили, что к излучению можно применять те же понятия — энергия, температура, которые используются при описании тепловых свойств газа в кинетической теории.
14. Какова достоверность Вашего вывода?
По полученной погрешности, вычисленной по данной выше формуле, достоверность нашего вывода составляет 50 %