Обработка результатов измерений
1. Для каждого режима определить:
а) электрическую мощность нагрева рабочего участка проволоки
Q1-2= I·U Вт,
где I-сила тока, проходящего через рабочий участок проволоки, А; U-падение напряжения на рабочем участке проволоки, В;
б) омическое сопротивление рабочего участка проволоки
R= U/I Ом;
получив значения R, по графику R = f(Т1), построенному на основании литературных данных /1,7,4/, определяем температуру нагретой поверхности проволоки Т1, К (см. приложения, рис. П1, рис. П2.);
Таблица 2
|
№ п/п |
R, Ом |
T1, оК |
T2, оК |
С1, Вт/м2·К4 |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
в) температуру поверхности стенки внутреннего сосуда калориметра, окружающего опытную проволоку, охлаждаемого водой Т2. Принимаем, что всё тепло, выделенное нагретой проволокой при стационарном режиме лучистого теплообмена, отдано через стеклянную стенку охлаждающей воде.
Так как термическое сопротивление теплопроводности тонкой стеклянной стенки мало, то можно считать, что температура окружающей поверхности Т2 равна средней температуре охлаждающей воды. Тогда температуру Т2 определяем по формуле
Т2= (t2вых+t2вх)/2+273,15 К;
г) коэффициент излучения С1 и степень черноты 1 материала исследуемой проволоки
Вт/м2·К4;
1 = С1 / Со ,
где Со = 5,67 Вт/м2·К4 - коэффициент излучения абсолютно черного тела; Q1-2 -результирующий поток излучения, равный электрической мощности нагрева рабочего участка проволоки, Вт; F1 = ·d·l - поверхность излучающей проволоки диаметром d =2·10-4 м и длиной l = 0,2 м между токопроводами.
Результаты обработки опытных данных сводятся в табл. 2.
2. По результатам расчетов построить графики зависимости коэффициента излучения и степени черноты поверхности проволоки от температуры поверхности нити T1 С1 = f(T1 ) и 1 = f(T1 ).
Контрольные вопросы
1. Какие длины волн характерны для тепловых лучей? Что такое интегральный лучистый поток и интегральная плотность потока излучения? Какие тела называются абсолютно черными, абсолютно белыми, абсолютно прозрачными?
2. Запишите и объясните закон Стефана-Больцмана для абсолютно черного тела. Что называется коэффициентом излучения абсолютно черного тела?
3. Какие тела называются серыми? Запишите закон Стефана-Больцмана для серого тела. Что называется интегральной степенью черноты тела?
4. Сформулируйте закон Кирхгофа. Объясните связь между интегральной степенью черноты и поглощательной способностью серого тела.
5. Как определяется лучистый тепловой поток между двумя параллельными плоскими стенками? Что такое приведенная степень черноты?
6. Каковы особенности излучения и поглощения энергии газами?
7. Используя результаты обработки измерений, а также справочные данные, приведенные в приложении (табл. П.6), сравнить полученные в лабораторной работе значения степени черноты исследуемого материала с табличными данными.