Šiluminio spinduliavimas ir temperatūros matavimas optiniu pirometru

DARBO TIKSLAS: optiniu pirometru išmatuoti įkaitinto kūno temperatūrą ir nustatyti Stefano-Bolcmano konstantą. DARBI PRIEMONĖS: nykstamojo siūlo pirometras, kaitinamoji lempa, apmermetras, voltmetras, maitinimo šaltinis. Prietaisų lentelė: Nr. Pavadinimas Sistema Min - Max Padalos vertė Tikslumo klasė 1 Ampermetras ~ – 0 – 100 (A) 0,1 A 1.0 2 Voltmetras ~ – 0 – 150 (V) 0,1 V 0.5 Temperatūros matavimo optiniu pirometru principas pagrįstas įkaitinto kūno spalvos ir švytėjimo intensyvumo palyginimu su etaloninės lemputės siūlo švytėjimu. Pirometrą (1 pav.) sudaro okuliaras 1 ir objektyvas 2, lemputė 3, kurios grandinėje yra srovės šaltinis 4, reostatas 5 ir ampermetras 6. ampermetras sugraduotas ne sri\ovės, o jos įkaitinto siūlelio temperatūros vienetais. Švytėjimas sulyginamas reostatu 5, raudonojo filtro (=0.65m) šviesoje. Matuojant temperatūrą didesnę negu 1400 C, pastatomas matinis filtras 7 ir temperatūra stebima kitoje skalėje. 1 pav. DARBO METODIKA IR PAGRINDINĖS FORMULĖS Kūnai, įkaitinti iki pakankamai aukštos temperatūros švyti, t.y. spinduliuoja elektromagnetines bangas, toks spinduliavimas vadinamas šiluminiu. Pagrindinė šiluminio spinduliavimo savybė, kuri nebūdinga kitų rūšių spinduliams, yra jo pusiausvyros pobūdis. Išspinduliuojamų elektromagnetinių bangų spektrinė sudėtis ir intersyvumas priklauso nuo temperatūros. Šiluminį spinduliavimą apibūdina spinduliavimo srautas , T,, t.y. energijos kiekis išspinduliuojamas iš ploto vieneto per laiko vienetą dažnių intervale nuo  iki d. Pastarasis priklauso nuo spinduliuojamo kūno temperatūros ir dažnio (arba bangos ilgio). Energijos srautą, kurį visomis kryptimis spinduliuoja tam tikrame dažnio intervale kūnas, esantis tam tikroje temperatūroje, apibūdina spinduliavimo geba , T. Spinduliavimo geba – tai energijos srautas, kurį kūnas išspinduliuoja iš ploto vieneto visomis kryptimis vienetiniame dažnio intervale: , (1) Eksperimentiškai stebima spinduliavimo gebos , T priklausomybė nuo dažnio esant temperatūroms T1 ir T­2 pavaizduota 2 pav. 2 pav. Suminis spinduliavimo srautas visame dažnio intervale vadinamas integraline spinduliavimo geba , T ir apskaičiuojamas pagal formulę: , (2) Visi kūnai daugiau ar mažiau sugeria krintančią į juos elektromagnetinių bangų energiją. Jei į kūno paviršiaus ploto vienetą per laiko vienetą krinta spinduliavimo energijos srautas da , sugertos ir krintančios energijų santykis vadinamas sugėrimo geba: , (3) Didžiausia sugėrimo geba gali būti lygi vienetui (A, T=1). Tokie kūnai vadinami absoliučiai juodaisiais. B. stefanas ir L. Bolcmanas nustatė dėsnį, susiejantį absoliučiai juodojo kūno integralinę spinduliavimo gebą su temperatūra: , T=T4, (4) čia  = 5,6710-8W/(m2K4) – Stefano-Bolcmano konstanta. V. Vynas nustatė dėsnį, kuris teigia, kad dažnis atitinkantis absoliučiai juodojo kūno spinduliavimo gebos maksimumą, yra tiesiai proporcingas jo absoliutiniai temperatūrai: max=bT, (5) Bangos ilgis, atitinkantis spinduliavimo gebos maksimumą atvirkščiai proporcingas temperatūrai: , (6) čia b=2,89810-3 mK – Vyno konstanta. Jei kūnas yra neabsoliučiai juodas (A, T, K 1545,6 , W/(m2K2) 8,410-8 1-oje lentelėje surašyti matavimų bei skaičiavimų rezultatai. Stefano-Bolcmano konstanta skaičiuojama pagal (10) formulę. Gavome, kad kaitrines lepmutės siūlelio temperatūra yra 1545,6 K (1272,6 C), o Stefano-Bolcmano konstanta 8,410-8 W/(m2K2). Paklaida galėjo gautis dėl to kad žiūrėdamas žmogus į optinio pirometro objektyvą yra atsisukęs į langą, todel yra gana sunku tiksliai sureguliuoti vielučių ryškumą. LITERATŪRA: N. Astrauskienė, R. Bendorius, A. Bogdanovičius, A. Česnys, J. Jakimavičius, J. Kaulakys, S. A. Karpinskas, B. Martinėnas, N. Mikolaitienė, D. Styra, A. J. Šatas, A. Urbelis „Elektromagnetizmas. Banginė ir kvantinė optika. Atomo, branduolio ir puslaidininkių fizika“, Vilnius, „Tecnhika“, 1997, psl: 68 – 72.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!