2. Экспериментальная часть

Установка ФПК-11 предназначена для исследования зависимости спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела от его температуры и проверки закона Стефана-Больцмана.

Установка состоит из объекта исследования (печи) (1), измерительного устройства (2) и термостолбика (3).

Принцип действия установки основан на лабораторном исследовании модели абсолютно черного тела (печи) методом измерения температуры контактным и оптическим способами. С помощью термопары контактным способом измеряется температура в печи (1), а с помощью термостолбика (2) измеряется мощности излучения выходящего с печи.

Рисунок 1 – Внешний вид установки ФПК-11.

Внешний вид установки приведен на рисунке 1.

Объект исследования (1) представляет собой модель абсолютно черного тела и выполнен как закрытая термоизолированная электропечь с отверстием (4) на передней стенке. В его состав входят нагревательное устройство, встроенное в теплозащитный корпус, термопара для измерения температуры внутри печи контактным способом, регулируемый источник питания, предназначенный для разогрева печи до температуры 800 °С и регулирования скорости нагрева и вентиляторы для охлаждения печи.

На передней панели объекта исследования (1) размещены:

- отверстие для выхода излучения печи (4);

- выключатель СЕТЬ (5) - предназначен для включения питания печи (включение питания индицируется подсветкой переключателя);

- выключатель ВЕНТ. (6) - предназначен для включения питания вентиляторов, необходимых для исключения перегрева корпуса печи.

На верхней крышке расположена ручка регулировки скорости нагрева печи (7).

Шкала, приведенная на верхней крышке, указана в условных единицах скорости нагрева. Положению ручки “MIN” соответствует почти нулевая скорость нагрева печи (мощность к нагревательному элементу почти не подводиться), а положению “МАХ” соответствует максимальная скорость нагрева.

В состав измерительного устройства (2) входят

- индикатор ε_{термост} (8) - предназначен для измерения термо-ЭДС термостолбика в мВ;

- индикатор Δt (9) - предназначен для измерения разности температур печи и окружающей среды в °С.

Термостолбик (3) представляет собой датчик потока излучения (мощности излучения) и имеет кабель для подключения его к измерительному устройству (2). В качестве термочувствительного элемента применяется хромель-копелевая термопара.

Значение термо-ЭДС ε_{термост.} термостолбика пропорционально мощности Р_{пад. изл.} падающего на его поверхность излучения, которая пропорциональна энергетической светимости R_e отверстия печи:

ε_{термост.} ~ Р_{пад. изл.} ~ R_e (14)

Из (14) следует, что зависимость термо-ЭДС ε_{термост.} термостолбика от энергетической светимости R_e отверстия печи можно представать в виде:

ε_{термост.} =a R_e (15)

где а −коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств нагреваемого тела (печи).

Очевидно, что

. (16)

Таким образом, сняв зависимость напряжения термостолбика от температуры электропечи, можно исследовать зависимость энергетической светимости абсолютно черного тела от температуры и проверить закон Стефана-Больцмана.