Šiluminio spinduliavimo skaičiavimas bei temperatūros matavimas optiniu pirometru

ŠILUMINIO SPINDULIAVIMO TYRIMAS IR TEMPERATŪROS MATAVIMAS OPTINIU PIROMETRU DARBO TIKSLAS: optiniu piromtru išmatuoti įkaitinto kūno temperatūrą ir nustatyti Stefano – Bolcmano konstantą. DARBO PRIEMONĖS: nykstamojo siūlo pirometras, kaitinamoji lempa, ampermetras, voltmetras, maitinimo šaltinis. Temperatūros matavimo optiniu pirometru principas pagrįstas įkaitinto siūlo spalvos ir švytėjimo intensivumo palyginimo 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 srovės, 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. 3 7 1 2 5 A 4 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 kitū rūšių spinduliams, yra jo pusiausvyrasis pobūdis. Išspinduliuojamų elekrtomagnetinių bangų spektrinė sudėtis ir intensyvumas priklauso nuo temperatūros. Šiluminį spinduliavimą apibūdina spinduliavimo srautas ,T t.y. energijos kiekis išspinduliuojamas iš ploto vieneto per laiko vienetą dažniu intervale nuo  iki d. pastarasis priklauso nuo spinduliuojamo kūno temperatūros ir dažnio (arba bangos ilgio). Energijos srautą, kurį visomis kryptymis 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: Eksperimentiškai stebima spinduliavimo gebos ,T priklausomybė nuo dažnio esant temperatūroms T1 ir T2 pavaizduota 2 pav. ,T T2 T1  Suminis spinduliavimo srautas visame dažnio intervale vadinamas integraline spinduliavimo geba ,T ir skaičiuojama pagal formulę: Visi k8nai daugiau sr mažiau sugeria į juos krintančią elektromagnetinių bangų energiją. Jei į kūno paviršiaus ploto vienetą per laiko vienetą krintą spinduliavimo energijos srautas da, sugertos ir krintančios energijų santykis vadinamas sugėrimo geba: Didžiausia sugėrimo geba gali būti lygi vienetui. Tokie kūnai vadinami absoliučiai juodaisiais. B.Stefanas ir L.Bolcmanas nustatė dėsnį, susiejančią absoliučiai juodojo kūno integralinę spinduliavimo gebą su temperatūra: T=T4 (4) V.Vynas nustatė dėsnį, kuris teigia kad dažnis atitinkantis absoliučiai juodojo kūno spinduliavimo gebos maksimumą, yra tiesiogiai proporcingas jo absoliutinei temperatūrai: max=bT (5) Bangos ilgis atitinkantis spinduliavimo gebos maksimimą atvirkščiai proporcingas temperatūrai: Jei kūnas yra ne absoliučiai juodas tai (4) formulė perrašoma taip: T=A*T4 (7) Čia A – kūno sugėrimo geba. Absoliučiai juodo ir kiekvieno kūno kurio A,T1 temperatūros esant vienodam švytėjimo intensyvumui bus skirtingos. Norint rasti tikrąją kūno temperatūrą reikia žinoti spinduliuojančio kūno juodumo koeficientą nusakomą sugėrimo geba A,T . Tikroji spinduliuojančio kūno temperatūra T apskaičiuojama pagal pridėtą lentelę. Jeigu įkaitęs kūnas, turintis temperatūrą T, yra aplinkoje kurios temperatūra yra T0, jo spinduliavimo geba: T= A(T4 - T40) (8) Jei kūna kurio temperatūra matuojama kaitiname elektros srove I, o pastarąją sukelia įtampa U tai kūno paviršiaus ploto vienetinio spinduliavimo geba: Iš (8) ir (9) gauname Stefano bolcmano konstantos išraišką: Norint nustatyti Stefano Bolcmano konstanatą reikia išmatuoti elektrinės grandinės parametrus I,U ir spinduluojančio kūno bei aplinkos temperatūras. Prietaisų lentelė Nr. Prietaisas Sistema Tikslumo klasė Matavimo ribos 1 pad. vertė 1 Ampermetras Elektroninis 0.5 1.5 A 0.01 A 2 Voltmetras Elektroninis 0.5 15 V 0.1 V Rezultatų lentelė Nr. I , A U, V tr , c T0 , K T’, K T, K  W/(m2K4) ,V 1 0.8 3.6 2150 2423 4.8*10-8 2 0.9 4.6 2250 2523 5.4*10-8 3 1 5.4 2400 290 2673 7.1*10-8 6.3*10-8 4 0.85 3.7 2010 2283 8.3*10-8 5 0.95 4.9 2450 2723 5.6*10-8 IŠVADA: Optiniu pirommetru išmatavau įkaitinto kūno temperatūras ir paskaičiavau Stefano – Bolcmano vidutinę konstantos reikšmę 6.3*10-8 V.

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!