1.2 Опис лабораторної установки
Моделювання явища парникового ефекту здійснюється на лабораторній моделі (рис. 1.3), що складається із штатива (1) для підвішування лампи накалювання, лампи накалювання з відбивачем (2), екрана термопари (3), корпуса моделі (4), термопари (5), змінного екрана зі скла (7) в рамці (6).
Сонячний потік енергії в лабораторній роботі моделюється електричною лампою накалювання 2 потужністю 500 Вт; Земля моделюється чорним тілом у виді прямокутної камери 4, виконаної з пінопласту, внутрішня поверхня якої вкрита зачерненою алюмінієвою фольгою. Роль парникових газів виконує екран зі скла 7, котрий закріплений рамкою 6, для можливості встановлення екрана на корпус камери моделі 4.
Таким чином, моделювання явища парникового ефекту виконується наступним чином: включена електрична лампа накалювання 2 (що виконує роль Сонця), нагріває внутрішню поверхню камери моделі 4 (що виконує роль поверхні Землі). Внутрішня поверхня камери моделі поглинає тепло від електричної лампи та частину цього тепла відбиває назовні.
1 - штатив; 2-лампа; 3- екран, встановлений над термопарою 5;
4-корпус моделі; 5 - термопара; 6- рамка; 7-скло
Мал. 1.3 - Схема лабораторного стенду для моделювання парникового ефекту
Щоб наглядно спостерігати явище „парникового ефекту”, необхідно виміряти температуру повітря в середині камери моделі. Виконати це можливо за допомогою встановленої в середині камери хромель - алюмелевої термопари 5 з екраном 3 і переносного потенціометра постійного струму. Термопара являє собою два дроти, кінці котрих спаяні між собою. Потенціометр потрібен для виміру перепаду напруги на кінцях термопари через зміну температури. Отже, потенціометр показує напругу, а не температуру оточуючого повітря. Залежність перепаду напруги на кінцях хромель – алюмелевою термопари від температури зведена у градуіровочну таблицю 1.1.
3 Порядок виконання лабораторної роботи
Встановити електричну лампу на висоту h = 150 мм (200 мм) до площини корпуса моделі. Ввімкнути лампу для моделювання потоку сонячної енергії.
За вказівками викладача перевірити готовність потенціометра і термопари до роботи.
Перевірити цілісність та надійність закріплення в рамці екрану зі скла.
За допомогою потенціометру і термопари зробити вимір температури в камері моделі без змінного екрана, а саме зняти показання потенціометра (мВ) і записати їх у таблицю 1.2. Виміри робити через кожні 2 хвилини, доки не буде досягнена постійна температура середовища.
Встановити на моделі екран зі скла. Зробити вимір температури на екрані так само, як вказано в попередньому пункті.
Після закінчення дослідів вимкнути лампу накалювання.
За допомогою табл.. 1.1 перевести показники потенціометра (мВ) в значення температури (оС) і занести їх в табл. 1.2.
За результатами вимірів побудувати графік залежності перепаду температури від часу дії теплової енергії лампи на внутрішню поверхню камери моделі (t=f(τ)), (приклад графіка - на рис. 1.4).
Зробити висновок про вплив екрану на зміну температури у камері моделі.
4 Зміст звіту
У звіті повинно бути:
Мета роботи.
Короткі теоретичні відомості.
Схема лабораторної установки та її опис.
Таблиця вимірів температури повітря в камері моделі без екрану та з екраном.
Графік залежності t = f(τ), (рис. 1.4).
Висновок.
Таблиця 1.1 – Градуіровочна таблиця хромель – алюмелевої термопари (погрішність прибору 0,8 мВ або 20оС)
|
t оС, температура робочого кінця |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
мВ | |||||||||
|
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 |
0 0,40 0,80 1,20 1,61 2,02 2,16 2,86 3,26 3,68 4,10 |
0,04 0,44 0,84 1,24 1,65 2,06 2,48 2,89 3,30 3,72 4,14 |
0,03 0,48 0,88 1,28 1,69 2,10 2,51 2,93 3,34 3,76 4,18 |
0,12 0,52 0,92 1,32 1,78 2,14 2,56 2,97 3,39 3,81 4,22 |
0,18 0,56 0,96 1,36 1,77 2,18 2,60 3,01 3,48 3,85 4,26 |
0,20 0,60 1,00 1,41 1,82 2,23 2,64 3,06 3,47 3,89 4,31 |
0,24 0,64 1,04 1,45 1,86 2,27 2,68 3,10 3,51 3,93 4,35 |
0,28 0,68 1,08 1,49 1,90 2,31 2,72 3,14 3,55 3,97 4,39 |
0,32 0,72 1,12 1,53 1,94 2,35 2,77 3,18 3,60 4,02 4,43 |
0,36 0,76 1,16 1,57 1,98 2,39 2,81 3,22 3,64 4,06 4,47 |
Таблиця 1.2 – Результати вимірів лабораторної роботи
|
|
Температура повітря, виміряна в часі | |||||||||||||
|
τ =1 хв. |
τ =3 хв. |
τ =5 хв. |
τ =7 хв. |
τ =9 хв. |
τ =11 хв. |
τ =13хв. | ||||||||
|
мВ |
оС |
мВ |
оС |
мВ |
оС |
мВ |
оС |
мВ |
оС |
мВ |
оС |
мВ |
оС | |
|
1) Без екрану, tо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) З екраном, tе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t = tо – tе |
|
|
|
|
|
|
| |||||||
Рис. 1.4 – Графік залежності зміни температури у камері від часу інфрачервоного випромінювання