Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»
Кафедра физики
Отчет по лабораторной работе № 11 «Исследование закономерностей теплового излучения нагретого тела»
Выполнил: Попов Алексей Павлович
Группа №: 8802
Преподаватель: Чурганова Серафима Сергеевна
Оценка лабораторного занятия |
||||
Вопросы |
Подготовка к лабораторной работе |
Отчет по лабораторной работе |
Коллоквиум |
Комплексная оценка |
|
|
|
|
|
Санкт-Петербург, 2020
Лабораторная работа № 11 Исследование закономерностей теплового излучения нагретого тела
Работа № 11. Исследование закономерностей теплового излучения нагретого тела
Цель работы: экспериментальное исследование зависимости мощности теплового излучения от температуры; проверка закона Стефана–Больцмана.
Схема установки.
Схема экспериментальной установки представлена на рис. 1. В фокусе объектива О зрительной трубы пирометра расположена нить L, изогнутая форме полуокружности. Через окуляр Oк и красный светофильтр Ф наблюдатель видит среднюю часть нити на фоне поверхности тела, температуру которого требуется определить. С помощью потенциометра R осуществляется регулировка тока в нити и яркости ее свечения. После включения кнопкой К нагрева нити, ток, проходящий через нить пирометра, регулируют до тех пор, пока она не становится невидимой на фоне пластины. Оптический пирометр прокалиброван по абсолютно черному телу. Шкала амперметра, измеряющего силу тока в нити, оцифрована в градусах по шкале Цельсия и определяет температуру нити (абсолютно черного тела).
Рис. 1 Схема экспериментальной установки
Электрическая схема нагрева пластины содержит источник тока, амперметр PA для измерения силы тока I в пластине, величина которого регулируется потенциометром Ri, и вольтметр PU для определения падения напряжения U на пластине.
Основные расчетные формулы
1. Расчетная формула для определения мощности Джоуля-Ленца P, выделяемой в пластине
P – UI, где U – падение напряжения на пластине, I – сила тока в пластине.
2. Расчетная формула для определения связи между истинной температуры тела T (пластины) и температуры TH АЧТ (нити), регистрируемой пирометром:
T
=
lnαT
,
где
λ – длина волны, a2 – постоянная a = hc/k = 1,4410-2 м * К, αT – поглощательная способность АЧТ (нити)
3. Расчетная формула для определения теоретического значения показателя степени температуры a:
a = P/Tn
, где n – количество элементов в выборке.
Протокол наблюдений Лабораторная работа №11
Исследование закономерностей теплового излучения нагретого тела Таблица 1.1. Зависимость мощности излучения P от температуры тела T для желтого светофильтра
№ |
Разм. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
I |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
P = IU |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
θP = UθI + IθU |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цвет светофильтра |
Желтый tн < 1400 oC |
||||||||
λ |
|
600 |
|||||||
t |
oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
T = tн + 273 |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
T = lnαt |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
θT
=
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
a = P/T4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θa
= a
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+
)
Таблица 1.2. Зависимость мощности излучения P от температуры тела T для красного светофильтра
№ |
Разм. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
I |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
В |
|
|
|
|
|
|
|
|
P = IU |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
θP = UθI + IθU |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Цвет светофильтра |
Красный 1400 oC < tн < 2000 oC |
||||||||
λ |
|
665 |
|||||||
t |
oC |
|
|
|
|
|
|
|
|
T = tн + 273 |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
T = lnαt |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
θT = |
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
a = P/T4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θa = a ( + ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2. Постоянная Стефана - Больцмана
σ
=
|
Δ |
σ = ± Δ |
δσ = Δ / % |
|
|
|
|
/ αT
S
=
/ αT
S
Экспериментальный макет:
__________________________________________________________________________________________________________________________________________
Выполнил Попов А.П.
Факультет электроники
Группа № 8802
“____” __________ _____
Преподаватель: _________________