МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

Національний університет "Львівська політехніка"

Звіт до лабораторної роботи з фізики

№ 4

Вимірювання високих температур за допомогою оптичного пірометра з зникаючою ниткою

Виконав ст. гр. КН-118

Чайка І.Р.

Перевірив викладач

Захар’яш О.С.

Львів 2006

Мета роботи : вивчити роботу оптичного пірометра та виміряти за його допомогою температуру нагрітого вольфраму; встановити залежність інтегральної випромінювальної здатності вольфраму від температури.

Прилади та матеріали : пірометр ”Промінь”, ваттметр, автотрансформатор, вольфрамова лампа.

Короткий теоретичний вступ :

Теплове випромінювання – електромагнітне випромінювання, що виникає за рахунок внутрішньої (теплової) енергії випромінюючого тіла.

Теплове випромінювання має місце при будь-якій температурі тіла, більшій за абсолютний нуль, але при невисоких температурах випромінюються практично тільки довгі(інфрачервоні) електромагнітні хвилі. При підвищенні температури тіла збільшуються інтенсивність та розширюється спектральний склад теплового випромінювання.

Основні характеристики теплового випромінювання :

1. Інтегральна випромінювальна здатність тіла R – к-ть енергії, що випромінюється з одиниці з одиниці площі поверхні тіла за одиницю часу у всіх напрямках. Вона залежить від температури тіла [R ] = Вт/м² ;

2. Спектральна випромінювальна здатність r - к-ть енергії, що випромінюється з одиниці площі поверхні тіла за одиницю часу в одиничному інтервалі довжин хвиль або частот

r = d R / d λ ,

де d R - к-ть енергії, що випромінюється з одиниці площі поверхні тіла за одиницю часу в інтервалі довжин хвиль d λ ;

3. Спектральна поглинальна здатність Q - величина, що показує, яка доля енергії електромагнітного випромінювання, яка доставляється за одиницю часу на одиницю площі поверхні в даному інтервалі довжин хвиль, поглинається тілом

Q = d Ф’ / d T ,

де Q -безрозмірна величина;

d Ф’ - поглинута енергія одиницею поверхні тіла за одиницю часу в інтервалі довжин хвиль d λ ;

d T - падуюча енергія за одиницю часу на одиницю площі поверхні на інтервалі довжин хвиль d λ .

Тіло, спектральна поглинальна здатність якого для всіх довжин хвиль при будь-якій температурі дорівнює одиниці, називається абсолютно чорним тілом.

Тіла, спектральна поглинальна здатність яких меньше одиниці, але однакова для всіх довжин хвиль і залежить від температури матеріалу і стану поверхні тіла, називають сірими тілами.

З-ни теплового випромінювання

Закон Кірхгофа. Відношення спектральної випромінювальної здатності до спектральної поглинальної здатності не залежить від природи тіла і є для всіх тіл універсальною ф-цією довжини хвилі і температури

Закон Стефана-Больцмана. Інтегральна випромінювальна здатність абсолютно чорного тіла пропорційна абсолютній теемпературі у четвертій степені

де σ = 5.67 * 10^-8 Вт/м² К⁴ – постійна Стефана-Больцмана.

Закон зміщення Віна. Довжина хвилі, що відповідає максимальному значенню спектральної випромінювальної здатності абсолютно чорного тіла, обернено пропорційна абсолютній температурі

де В = 2.9 * 10³ мК – постійна.

Т , К	1533	1403	1313	1143	1083
Т , К	9.808	8.215	7.195	5.433	4.895
Т , К	1543	1411	1320	1148.5	1088
Р, Вт	12.75	10	7.5	5	3.55
η

Висновок : я на цій лабораторній роботі вивчив роботу оптичного пірометра та вимірив за його допомогою температуру нагрітого вольфраму, встановив залежність інтегральної випромінювальної здатності вольфраму від температури.