Экспериментальная часть

Схема лабораторной установки приведена на рис.5. Исследуемое тело S (лампа накаливания) включают во вторичную обмотку трансформатора. Энергия, подводимая к 1м² излучающей поверхности,

, (23)

где I – сила тока во вторичной обмотке;

U – падение напряжения на исследуемом теле, (I и U определяются по показаниям приборов);

2S – поверхность исследуемого тела (исследуемое тело излучает в обе стороны).

Сравнивая выражение (7) и (23), получим:

. (24)

Из закона Стефана–Больцмана следует, что энергия, передаваемая единицей поверхности абсолютно чёрного тела, находящегося при температуре Т₁, в окружающую среду, имеющую температуру Т₂, если среду можно рассматривать как абсолютно чёрное тело, равна:

.

Излучение всех остальных тел подчиняется такой же закономерности, их излучение для каждой длины волны в а(λ,Т) раз меньше, чем для абсолютно чёрного тела. Полное излучение абсолютно нечёрных тел определяется по формуле

,

где Т_jT – термодинамическая температура.

рис.5

Для измерения высоких температур, широко применяются оптические методы, основанные на использование теплового излучения нечёрных тел. Температура тела оценивается при помощи радиационных и оптических пирометров. Основным элементом пирометра является нить накала лампы пирометра. Нить накала заранее градуируется по абсолютно чёрному телу. Сущность градуировки сводится к установлению связи температуры абсолютно чёрного тела с током накала нити в момент совпадения яркостей, что оценивается визуально.

Описание пирометра и подготовка к работе

В лабораторной работе используется оптический пирометр с исчезающей нитью. Пирометр представляет собой зрительную трубу, с подвижными (для регулировки четкости изображения) объективом L₁ и окуляром L₂. Объектив пирометра L₁ проецирует изображение исследуемого тела (S – лампа накаливания) в плоскость расположения нити накала пирометрической лампы П. Нить накала пирометрической лампы и даваемое объективом изображение исследуемого тела рассматриваются через окуляр L₂. Для получения монохроматического луча, в трубе окуляра помещен темно–красный светофильтр Р₂ (=0,66 мкм). Для предварительного ослабления яркости исследуемых тел в тех случаях, когда их температура превышает 1400 ⁰С, используется серый светофильтр Р₁. Шкала миллиамперметра, включённого в цепь пирометрической лампы П, прокалибрована непосредственно в градусах Цельсия. Прибор имеет 2 шкалы: верхняя позволяет производить измерения от 800 до1400 ⁰С, нижняя – в пределах от 1200 до 2000 ⁰С, соответствующих работе пирометра без ослабляющего светофильтра Р₁ и со светофильтром. Светофильтр Р₁, расположенный между объективом и пирометрической лампой, вводится с помощью накатанной головки. Светофильтр введен, когда белая указательная точка на накатанной головке совпадает с индексом “20” на корпусе пирометра; когда не введен, метки отстают друг от друга на 0,25 оборота. В цепи пирометрической лампы имеется реостат R, подвижный контакт которого с кольцом (на торце кольца нанесена стрелка определяющая направление вращения и риска с индексом “0”), расположены за окуляром. После общего осмотра и подключения пирометра (Тумблеры, включающие лабораторную установку, находятся на передней панели) наблюдают в окуляр нить пирометрической лампы. Постепенно вращая кольцо реостата по часовой стрелке, доводят стрелку миллиамперметра до деления 1000 ⁰С. Продольным перемещением окуляра прибора фокусируют нить по глазам наблюдателя, затем размыкают цепь пирометрической лампы пирометра (Переключить тумблер из положения – накал волоска, в положение – накал лампы “исследуемое тело”). Медленно вращая рукоятку автотрансформатора (Регулятор напряжения), доводят исследуемую пластинку до красного каления (Сила тока в цепи исследуемого тела I≈9А), наводят на нее пирометр и перемещением его объектива фокусируют вероятность исследуемой пластинки, пока она не будет резко видна в окуляр трубы пирометра. При наводке пирометра на объект наблюдения оба светофильтра удобно выключать. После этого вновь включают накал пирометрической лампы и проверяют, совпадают ли условие хорошей видимости нити пирометрической лампы на фоне исследуемого тела (рис.6). Небольшими перемещениями объектива и окуляра, около ранее найденных их положений, можно добиться нужного условия резкого изображения. Вращая кольцо реостата по часовой стрелке или против часовой стрелки можно наблюдать все изображения рис.6. Следует отметить, что пирометр может быть сфокусирован только на объекты, расположенные не дальше 0,8м от его корпуса. Прибор подготовлен к работе.

Правильно Неправильно Неправильно

T_я – объекта и T_я – объекта меньше T_я – объекта больше

T – нити лампы T – нити лампы T – нити лампы

пирометра равны пирометра пирометра

рис.6