ЛАбЫ_Алексеева_ЛЭТИ_3сем / 11 / Laba11 (1)

Лабораторная работа №11. Исследование закономерностей теплового излучения нагретого тела

Цель работы: Экспериментальное исследование зависимости мощности теплового излучения от температуры; проверка закона Стефана–Больцмана

Экспериментальная установка:

В фокусе объектива О зрительной трубы пирометра расположена нить L, изогнутая в форме полуокружности. Через окуляр Oки 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). 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.

Обработка результатов:

1. Заполним таблицу 1.11

Таблица 11.1

№	Размерность	1	2	3	4		5	6	7		θi
I	А	0,5	1	1,5	2		2,5	3	3,5		0,01
U	В	0,8	1,7	2,5	3,35		4,25	5,1	5,85		0,1
P=I*U	Вт	0,4	1,7	3,75	6,7		10,625	15,3	20,475
θp		0,058	0,117	0,175	0,2335		0,2925	0,351	0,4085		0,23
цвет светофильтра		желтый tн<1400 C				красный 1400<tн<2000
λ	нм	600	600	600	600		665	665	665
tн	С	787	864	894	1258		2084	2403	2743		0,5
Tн=tн+273	К	1060	1137	1167	1531		2357	2676	3016		0,5
T	К	1063,9	1141,5	1171,7	1539,2		2378,6	2703,8	3051,4
θT	К	0,5037	0,5040	0,5041	0,5054		0,5092	0,5105	0,5118		0,507
a=P/T4	10-12 Вт/К^4	0,31	1,00	1,99	1,19		0,33	0,29	0,24
θa		0,046	0,071	0,096	0,043		0,009	0,007	0,005		0,040

Используя таблицу 11.1 найдём значение a=  

a i	0.24	0.29		0.31		0.33		1		1.19		1.99	θ a=0.04
a ↑i	0.24	0.29		0.31		0.33		1		1.19		1.99	=0.76
													R = a ↑N – a ↑1 =1.75
Ui = ai+1 –ai	0.05		0.04		0.02		0.66		0.19		0.8		Ui < UP,N R=0.893
∆ai = ai –	-0.52	-0.47		-0.45		-0.43		0.24		0.43		1.226	∑∆ai = 0
(∆ai)2	0.274	0.225		0.206		0.188		0.055		0.1814		1.503	∑((∆ai)2 =2.31

=0.6153

a  a ̅  a 10^-12

2.Методом переноса погрешностей находим постоянную Стефана-Больцмана:

Вывод: в итоге выполненной лабораторной работы проведено экспериментальное исследование зависимости мощности теплового излучения от температуры; Сопоставив экспериментальное значение a  a ̅  a 10^-12 Вт/К⁴ с теоретическим: a=1,34∙10^-12 Вт/К⁴ видим что оно совпадает в пределе погрешности. Нашли постоянную Стефана-Больцмана и сравнивая экспериментальное значение = Вт/м²К⁴ с теоретическим σ = 5,67∙10-8 Вт/м²К⁴ видим что оно совпадает в пределе погрешности.