Проверка закона стефана-больцмана

Цель работы: экспериментальная проверка закона Стефана-Больцмана, определение постоянной Стефана-Больцмана.

Приборы и принадлежности: Установка для изучения абсолютно черного тела – ФПК-11.

Зависимость излучательности абсолютно черного тела от температуры согласно закона Стефана-Больцмана определяется:

,

то есть излучательность абсолютно черного тела пропорциональна четвертой степени его термодинамической температуры, постоянная Стефана-Больцмана – ее экспериментальное значение .

Установка для изучения абсолютно черного тела состоит, рис.1, из объекта исследования (печи) 1, измерительного устройства 2 и термостолбика 3. Печь представляет собой модель абсолютно черного тела и выполнена как закрытая термоизолированная электропечь с отверстием на передней стенке. В ее состав входят устройство нагревательное, встроенное в теплозащитный корпус, термопара для измерения температуры внутри печи контактным способом, регулируемый источник питания, предназначенный для разогревания печи до температуры 800⁰С и вентилятор для ускорения остывания печи после нагрева. На передней панели печи размещены: отверстие для выхода излучения печи; выключатель «Сеть» - предназначен для включения питания печи; выключатель «Вент» - предназначен для включения питания вентилятора при охлаждении печи. Печь подключается с помощью сетевого шнура к сети 220В, 50 Гц.

В измерительном устройстве применены аналого-цифровые преобразователи с индикацией и нормирующими усилителями для измерения и индикации температуры печи и термо-ЭДС термостолбика. На передней панели измерительного устройства размещены: индикатор мВ – предназначен для индикации величины напряжения термо-ЭДС термостолбика; индикатор ⁰С – предназначен для индикации значения температуры в печи.

Термостолбик представляет собой датчик энергии излучения. Напряжение, вырабатываемое термопарой, невелико, так что в приемниках света термопары соединяют последовательно в батарею. Такой прибор носит название термостолбик, рис.2. Свет направляют только на нечетные спаи, четные прикрывают заслонкой. Изменение температуры внешней среды почти не дает ЭДС, так как при этом обе группы спаев нагреваются одинаково. Элементы помещаются в вакуум для устранения тепловых утечек. Чувствительность столбика невелика – порядка 1 В/Вт. Термостолбик неселективен (если спаи зачернены) и используется для градуировки селективных приемников. С помощью стойки термостолбик устанавливается на штативе.

Задание 1. Ответьте на вопросы.

1. Что представляют собой абсолютно черное тело, серое тело?

2. Дайте определение спектральной плотности излучательности и спектральной поглощающей способности.

3. Каков физический смысл универсальной функции Кирхгофа?

4. Запишите закон Стефана-Больцмана и проанализируйте его.

Задание 2. Проверка закона Стефана-Больцмана.

Порядок работы.

1. Установить термостолбик так, чтобы его отверстие находилось напротив отверстия на передней панели печи, и расстояние между плоскостями передней панели объекта и термостолбика было минимальным ().

2. Включить измерительное устройство и прогреть его в течение 5 минут (при этом на индикаторах ⁰С и мВ должны установиться значения 000 и 0,00 соответственно).

3. Включить печь (при этом выключатель «Вент» должен находиться в положении «Выкл»). По индикаторам измерительного устройства убедиться, что температура печи увеличивается.

4. По мере нагревания снять зависимость термо-ЭДС от температуры, занести полученные данные в таблицу 2.

5. После достижения максимально заданной температуры (800⁰С) выключите выключатель «Сеть» и включите выключатель «Вент» на передней панели печи, при этом включится режим охлаждения печи.

6. Пользуясь таблицей 1, в которой приведены значения , постройте зависимость излучательности от четвертой степени температуры.

Таблица 1.

0,2	7,76	1,2		2,2		3,2
0,3	13,66	1,3		2.3		3,3
0,4	24,9	1,4		2,4		3,4
0,5	41,8	1,5		2,5		3,5
0,6	63,5	1,6		2,6		3,6
0,7	87,9	1,7		2,7		3,7
0,8		1,8		2,8		3,8
0,9		1,9		2,9		3,9
1,0		2,0		3,0		4,0
1,1		2,1		3,1		4,1

7. Используя полученную зависимость , определите значение постоянной Стефана-Больцмана, сравните полученное значение со справочным значением .

Таблица 2.

Дата добавления: 2015-06-30; Просмотров: 1242; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!