3 сем / Мысков Т.С. ЛБ О-14
.docОтчёт о работе
Работу выполнил: |
|
фамилия |
Мысков |
имя |
Тимофей |
отчество |
Сергеевич |
группа |
3Н01 |
Краткое теоретическое содержание работы
Интегральной излучательной способностью R называется величина, ... |
|
Численно равная количеству энергии, излучаемой ежесекундно единицей поверхности тела по всем направлениям с учетом всех длин волн, испускаемых телом. |
|
Спектральной излучательной способностью rλ называется величина, ... |
|
Численно равная количеству энергии, излучаемой ежесекундно с единицы поверхности тела по всем направлениям с длинами волн от λ до λ+d λ, рассчитанная на единичный интервал длин волн. |
|
Закон Стефана – Больцмана выражается формулой: |
|
|
|
где σ — |
Постоянная Стефана – Больцмана |
Энергетическая светимость реальных тел выражается формулой: |
|
|
|
где aT — |
Коэффициент черноты данного тела, равное отношению энергетической светимости данного тела к энергетической светимости абсолютно черного тела при той же температуре |
Принцип работы пирометра с исчезающей нитью: |
|
В оптических пирометрах одна из характеристик излучения, исследуемого тела сравнивается с соответствующей характеристикой излучения абсолютно черного тела, причем характеристики излучения могут сравниваться по принципу равенства интегральных и спектральных излучательных способностей, а также по идентичности спектрального состава при определенной длине волны. |
Оптическая схема пирометра
|
|
Обозначения: |
|
1 — |
Светофильтр |
2 — |
Нить пирометрической лампы |
3 — |
Объектив пирометра |
4 — |
Миллиамперметр |
5 — |
Окуляр |
6 — |
Реостат |
Нагреваемым телом служит |
пластинка из окиси нихрома |
Расчётные формулы
Постоянная Стефана – Больцмана: , где |
|
I — |
Сила тока |
U — |
Напряжение на пластине |
αT — |
Коэффициент черноты данного тела |
S — |
Поверхность излучателя |
T — |
Истинная температура |
Постоянная Планка: , где |
|
k — |
Постоянная Больцмана |
c — |
Скорость света в вакууме |
σ — |
Постоянная Стефана – Больцмана |
График зависимости истинной температуры T от яркостной Tяр: |
|
Результаты измерений
№ |
I, A |
U, В |
Tяр, °C |
Tяр, K |
T, K |
d, м |
l, м |
S, м2 |
1 |
17 |
1,25 |
1109 |
1382 |
1482 |
0,001 |
0,035 |
0,000112 |
2 |
18 |
1,33 |
1122 |
1395 |
1496 |
|||
3 |
19 |
1,4 |
1140 |
1413 |
1515 |
Результаты расчётов
σ1 = |
3,9*10^(-8) Вт/м^2*К^4 |
σ2 = |
4,3*10^(-8) Вт/м^2*К^4 |
σ3 = |
4,5*10^(-8) Вт/м^2*К^4 |
|
4,2*10^(-8) Вт/м^2*К^4 |
|
5,39*10^(-34) Дж*с |
Обработка результатов измерений
Формула относительной погрешности измерений: |
||
|
|
|
где |
||
— |
Среднее значение постоянной Стефана- Больцмана |
|
ΔI — |
абсолютная погрешность силы тока |
|
ΔU — |
абсолютная погрешность напряжения |
|
ΔS — |
абсолютная погрешность площади пластинки |
|
ΔT — |
абсолютная погрешность истинной температуры |
ΔS = |
|
|
где |
||
Δl — |
абсолютная погрешность длины пластинки |
|
Δd — |
абсолютная погрешность толщины пластинки |
Результаты расчётов: |
|
ΔI = |
1,41 А |
ΔU = |
0,09 В |
Δl = |
0,1505 м |
Δd = |
0,0043 м |
ΔS = |
86,3*10^(-6) м^2 |
ΔT = |
58,6 К |
|
0,1*10-8 Вт/м^2*К^2 |
Окончательный результат |
|||
|
(4,2±0,1) *10-8 Вт/м^2*К^4 |
при доверительной вероятности α = 0.95. |
|
Абсолютная погрешность |
2,4% |
Выводы
Проверили экспериментально закон теплового излучения с помощью пирометра с исчезающей нитью. Рассчитали постоянную Стефана-Больцмана((4,2±0,1) *10-8 Вт/м^2*К^2). Погрешность вычисления постоянной(2,4%) не превышает допустимый доверительный интервал 5%. |