§ 23.4 Оптическая пирометрия

Законы излучения черных тел используются для измерения температуры раскаленных тел. Приборы, служащие для определения температуры по тепловому излучению, называются пирометрами. По принципу измерения температуры пирометры делят на радиационные, яркостные и цветовые. В радиационном пирометре используется закон Стефана — Больцмана. При измерении излучения нечерного тела радиационный пирометр показывает не истинную температуру, а радиационную температуру — температуру черного тела, при которой его энергетическая светимость равна энергетической светимости данного тела. Радиационная температура всегда меньше истинной (термодинамической) темпе­ратуры. Для определения истинной температуры нужно знать соотношения светимости данного тела и черного. Для многих тел такая зависимость дается в таблицах.

С помощью закона смещения Вина можно определить температуру тела, если известно спектральное распределение его энергии. По измеренной длине волны λ_max с помощью равенства (23.8) можно вычислить температуру тела. Температура тела, измеренная на основе закона Вина, называется цветовой температурой. У многих тел (кроме серых) цветовая температура настолько сильно отличается от истинной, что не мо­жет быть признана за истинную. Для серых тел цветовая температура совпадает с истинной.

Наиболее распространенный способ определения оптическим методом температуры нагретого тела основывается на сопоставлении энергии излучения определенного спектрального интервала у исследуемого тела и у черного тела. Измеренная таким образом температура называется яркостной.

Примеры решения задач.

Задача 11.Исследование спектра излучения Солнца показывает, что максимум спектральной плотности энергетической светимости соответствует длине волны= 5000 А. Принимая Солнце за абсолютно черное тело, определить: энергетическую светимость Солнца; поток энергии, излучаемой Солнцем; массу электромагнитных волн (всех длин), излучаемых Солнцем за одну секунду.

Решение.

Дано	Согласно закону Стефана – Больцмана
 = 5∙10-7 м	.
t = 1 сек	Температура может быть определена из закона смещения Вина
R = 6,95∙108 м	, отсюда
Rэ, P, m

Вт/м².

Поток энергии Р, излучаемый Солнцем, равен произведению энергетической светимости Солнца на площадь его поверхности:

,,

где R – радиус Солнца.

Вт.

Массу электромагнитных волн (всех длин), излучаемых Солнцем за 1 сек., определим, применив закон взаимосвязи массы и энергии:

Энергия электромагнитных волн, излучаемых за время t, равна произведению потока энергии (мощности излучения) на время

.

Следовательно, , откуда

кг.

9