Описание установки

В качестве нечерного тела используется нить накала проекционной лампы, которая разогревается до определенной температуры электрическим током. Лампа включается по схеме рис. 8.2.

Рис. 8.2

Лампа имеет прямоугольную светящуюся площадку—нить накала. Питается лампа от сети переменного тока через автотрансформатор. В цепь лампы включены вольтметр и амперметр для измерения напряжения на лампе и силы тока, чтобы измерить энергию, подводимую к лампе в единицу времени, чтобы рассчитать мощность, излучаемую лампой с единицы площади.

Для измерения температуры нити используется пирометр с исчезающей нитью (схема пирометра приведена на рис. 8.3).

Рис. 8.3

Градуированный миллиамперметр пирометра (шкала пирометра) имеет две шкалы. Верхняя шкала соответствует температурам от 700°С до 1400°С; а нижняя — от 1200 до 2000°С. Температура от 700 до 1000°С измеряется без светофильтров, так как при этих температурах яркости малы и их различия легко заметны глазом. При измерении температур от 1000 до 1400°С вводится красный светофильтр 6. Для этого поворачивают кольцо на окулярной трубке на 90°. Температуры выше 1400°С измеряются при, введении дымчатого светофильтра.

Оптический пирометр состоит из зрительной трубы 1, пирометрической лампы 2, дымчатого светофильтра 3, объектива 4, окуляра 5, красного светофильтра 6, гальванометра 7, источника питания 8, реостата 9.

Лампа 2 включается в цепь источника постоянного тока 6, последовательно с гальванометром 7 и реостатом 9, заключенными в корпус пирометра.

Объектив зрительной трубы направляется на исследуемое тело так, чтобы четкое изображение его находилось в плоскости нити лампы 2. При этом изо­бражение нити при смещении глаза в сторону перед окуляром не должно сме­щаться. Это достигается перемещением объектива пирометра.

При измерении температуры раскаленного тела яркость накала нити пиро­метрической лампы регулируется реостатом (большое кольцо со стрелкой на корпусе пирометра) до тех пор, пока яркость нити сравняется с яркостью ис­следуемого тела. При совпадении яркостей тела и нити нить исчезает на фоне светящегося тела. Поэтому пирометр называют пирометром с исчезающей ни­тью, а этот метод измерения температуры называют «яркостным методом».

Так как температура нити меньше у держателей вследствие теплоотдачи, следует сравнивать яркость нити и тела в середине нити, в виде дуги.

Порядок выполнения работы

1. Пирометр укрепляется на штативе и устанавливается на 0,5—1 м от исследуемой лампы. Концы соединительных проводов, идущих от пирометра, соедините с аккумулятором. Соблюдайте полярность соединения.

2. Соедините исследуемое тело по схеме рис. 8.2.

3. Поворачивая ребристое кольцо на пирометре, получите свечение нити пирометрической лампы. Перемещением окуляра добейтесь ее четкого изображения.

4. Включите ток через исследуемую лампу, получите ее свечение.

5. Передвигая объектив, получите резкое изображение исследуемого объекта.

6. Вращая кольцо пирометра, добейтесь исчезновения пирометрической нити на фоне излучаемого объекта.

7. Заметьте температуру по шкале пирометра, силу тока и напряжения на исследуемом теле.

8. Все данные занесите в таблицу 8.1.

Таблица 8.1.

№п/п	I, A	U, B	TC, K	fT, ˚C	TT, K	S, м2	A	ΔA	EA, %
1
2
3

9. Измерьте температуру окружающей среды. Не забудьте значение температуры по шкале Цельсия перевести в абсолютную температуру.

10. На основании закона сохранения энергии, выведите уравнения для расчета коэффициента А.

В результате несложных преобразований получим:

(8.10)

где А – коэффициент «нечерности» тела;

I - сила тока, прошедшего через исследуемое тело;

U - напряжение на концах нагреваемого тела;

S - святящаяся площадь тела;

T_T - температура тела;

T_C - температура среды;

σ - коэффициент Стефана-Больцмана.

11. Постройте график зависимости А=f(Т).

12. Проанализируйте полученные результаты. Сделайте выводы.

Для чистых металлов А меняется от 0,15 до 0,3; для окислов – от 0,6 до 0,9.