4. Проведение расчетов

Параметры установки, необходимые для проведения расчетов следующие:

диаметр вольфрамовой проволоки d₁ = 0,15 мм;

внутренний диаметр трубки d₂ = 8 мм;

образцовое сопротивление R_о = 0,1 Ом;

температурный коэффициент сопротивления вольфрама α = 4⋅10^-3 К^–1;

длина нити l = 450 мм.

В основе калориметрического метода лежит уравнение (16), применяемое для результирующего потока излучения с поверхностивольфрамовойпроволоки. Поскольку площадь поверхности вольфрамовой проволоки малапо сравнению с площадью поверхности оболочки (F₁<<F₂), можно применять уравнение (17).

Для определения ε₁ необходимо измерить температуру проволоки Т₁ итемпературу стенки внутренней стеклянной трубки Т₂ (в шкале Кельвина) иопределить плотность потока излучения с поверхности проволоки.

Е = Q/(πdl),

где Q = U_н(U_o/R_o); d – диаметр вольфрамовой проволоки; l – длина проволоки.

Температура вольфрамовой проволоки определяется по формуле

где R_н(0) – сопротивление вольфрамовой проволоки при 0 °C; R_н(t) = U_н/I –сопротивление проволоки при данной температуре, где I = U_o/R_o; α – температурный коэффициент сопротивления вольфрама. При отсутствии данныхдля R_н(0) используются данные для R_{н(t к)} при комнатной температуреt_к (измеряется R_{н(t к)}мультиметром при отключённом нагревателе). При этом формула для расчёта температуры вольфрамовой проволоки приобретает вид

(18)

Данные занести в следующую таблицу:

№ опыта	Т1, К	Т2, К	I, A	Q, Вт
1 2 …

Контрольные вопросы для допуска к работе

Основные:

1. В чем состоит калориметрический метод измерения излучательнойспособности?

2. Каким образом в методике данного эксперимента определяется температура нагретой нити?

3. Какие физические величины необходимо измерить в ходе выполнения работы?

4. Какие виды теплопередачи реализуются в данной установке?

5. С какой целью производится охлаждение стеклянной стенки водой?

Дополнительные:

6. Каким образом в данной установке реализуется условие преобладания теплообмена излучением?

7. Запишите и объясните закон Стефана–Больцмана.

8. Что в теории излучения означает термин «серое тело»?

9. Что называется степенью черноты тела?

10. Является ли установление постоянной температуры охлаждающейводы необходимым для получения правильных результатов измерений?

Контрольные вопросы для защиты работы

Основные:

1. Перечислите погрешности метода определения излучательной способности. Назовите наиболее существенные из них.

2. Перечислите погрешности, связанные с неидеальностью реализации

метода. Назовите наиболее существенные из них.

3. Перечислите инструментальные погрешности, присущие даннойэкспериментальной установке. Назовите наиболее существенные из них.

4. Какой из процессов может внести существенную погрешность в методику измерения – теплопроводность или конвекция? Дайте ответ с учетомнизкой плотности газа в трубке.

5. Оцените, насколько низким должно быть давление в трубке для того,

чтобы исключить все виды теплообмена, кроме излучения.

Дополнительные:

6. Каким образом можно практически реализовать сколь угодно близкое приближение к пределу «черного тела»?

7. Подтвердилось ли результатами эксперимента предположение о том,что вольфрамовая проволока является «серым телом»?

8. Пусть у некоторого материала излучательная способность растет сувеличением температуры. О какой зависимости степени черноты от длиныволны говорит этот факт?

9. Объясните, почему на мощность теплопередачи между проволокой истенкой трубки практически не влияет величина излучательной способноститрубки.

10. Объясните, почему на мощность теплопередачи практически невлияет отражение излучения от стенок трубки.