Тепловое излучение

Министерство науки и высшего образования

Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

Учреждение высшего образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра физики

ОТЧЕТ

Лабораторная работа по курсу общей физики

ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Проверил. Выполнил

Преподаватель Студент гр. 120-1

___________ Палешева Е.В. ___________ Бормотов Е.Д.

___________ Дашеев Ц.А.

Томск 2021

ВВЕДЕНИЕ

Целью данной работы является изучение основных характеристик и законов теплового излучения на основе измерения зависимости энергетической светимости нагретого тела от температуры.

1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Схема установки представлена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки.

Излучающим телом является платиновая нить 6 длиной l = 7 см и диаметром d = 0.2 мм, заключенная в стеклянный откачанный баллон 5. Нагрев нити осуществляется электрическим током от блока питания 2. Вольтметр 4 и миллиамперметр 3 показывают падение напряжения и ток в цепи накала нити, соответственно. В непосредственном контакте с нитью находится хромель-копелевая термопара 7. В ее цепь включен милливольтметр 8, который позволяет измерять величину термо-ЭДС (ТЭДС), возникающую при нагреве спая термопары.

2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Площадь излучающей цилиндрической поверхности нити вычисляется по формуле:

, (2.1)

Где = 3,14;

d = м;

l = м;

Величина энергетической светимости нагретого тела рассчитывается по формуле:

, (2.2)

Где U - падение напряжения в цепи накала нити;

I – сила тока;

Абсолютную температуру нити Т можно вычислить по формуле:

, (2.3)

Где k = ;

= 298 К;

Коэффициент серости рассчитывается по формуле:

, (2.4)

Где =

Относительная погрешность показателя степени вычисляется по формуле:

, (2.5)

Где - абсолютная погрешность, половина цены деления на графике;

- абсолютная погрешность, половина цены деления на графике;

Абсолютная погрешность z вычисляется по формуле:

, (2.6)

3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ

N	U, B	I, mA	mB	R,	Ln(R)	T, k	Ln(T)
1	0,6	215	40,4	2932	8	702	6,55
2	0,58	200	38	2636	7,9	678	6,52
3	0,54	195	36	2393	7,8	658	6,49
4	0,5	185	34	2102	7,6	638	6,46
5	0,46	175	32	1829	7,5	618	6,43
6	0,42	165	30	1575	7,4	598	6,39
7	0,4	160	28	1454	7,3	578	6,36
8	0,36	150	26	1227	7,1	558	6,32
9	0,32	135	24	982	6,9	538	6,29
10	0,28	125	22	795	6,7	518	6,25

По формуле 2.1 рассчитаем Площадь излучающей цилиндрической поверхности нити:

С помощью формулы 2.2 вычислим энергетическую светимость нагретого тела:

Аналогичным образом рассчитаем энергетическую светимость для других значений напряжений и силы тока и занесем результаты в таблицу 3.1.

По формуле 2.3 вычислим абсолютную температуру Т:

Так же рассчитаем абсолютную температуру для других значений и занесем вычисления в таблицу 3.1.

Из графика вычислим показатель степени z:

z = 4.223

По формуле 2.4 рассчитаем коэффициент серости:

По формуле 2.5 рассчитаем относительную погрешность z:

По формуле 2.6 вычислим абсолютную погрешность z:

Заключение

В ходе выполнения данной лабораторной работы была изучена зависимость энергетической светимости нагретого тела от его абсолютной температуры. Был рассчитан показатель степени температуры для закона Стефана – Больцмана, его значение:

z = 4.223 ± 3

Рассчитан коэффициент серости для нити, его значение:

A = 0.05