1 Зертханалық жұмыс Қыздырылған денелердің температураларын оптикалық пирометр көмегімен өлшеу
жүктеу/скачать 69,69 Kb.
|
Зертханалық жұмыс 1
|
№ 1 Зертханалық жұмыс Қыздырылған денелердің температураларын оптикалық пирометр көмегімен өлшеу Жұмыстың мақсаты: Оптикалық пирометрия әдістерінің теориялық негіздерін зерттеу және оптикалық пирометрдің оптикалық жүйесімен және құрылымымен танысу Тапсырма: қыздырылған дененің температурасын пирометрмен анықтау арқылы кездейсоқ және салыстырмалы қателіктерді есептеу, нағыз температураның мәнін есептеу кезіндегі қателіктерді анықтау. Оптикалық пирометрия әдісі қыздырылған денелердің сәулелену заңдарын қолдануға негізделген. Абсолютті қара дененің қасиеттерін анықтайтын, іргелі заң Планк заңы болып табылады. Joλт = C1· λ-5 (eС2/λт – 1)-1 - ∆λ, (1) мұндағы Joλт - абсолютті қара дененің толқын ұзындығының λ және температура Т кезіндегі сәулеленуінің спектралды немесе монохроматикалық қарқындылығы; C1 = 2пhc2 = (3,7413 ± 0,0002) · 10-16, Вт/м2; C2 = hс/К = (1,438 + 0,0001) · 10-2, м.град; с – жарық жылдамдығы; λ – Планк тұрақтылығы; К – Больцман тұрақтысы. 1 сурет. Абсолютті қара дененің қарқындылығының толқын ұзындығы мен температураға тәуелдігі 1 суретте абсолютті қара дене спектрінде энергияның таралу қисықтары берілген. Одан дененің температурасының жоғарылауымен оның спектрдің толқынның барлық ұзындығында артатынын және сәулелену энергиясының таралу қисығының максимумы спектр бойынша толқынның қысқа ұзындықтары жағына ығысатынын көреміз. Бұл құбылыс Виннің ығысу заңымен жазылады, ол өз кезегінде Планк заңынан алынады. Қатынасты (1) шеше отырып, сәулеленудің қарқындылығының максимумы үшін аламыз: dJoλт ------ = 0, аламыз λm Ч Т = 2896 мкм/град (2) d λ Теңдеу (2) Виннің ығысу заңын көрсетеді. (1) теңдеуге (2) теңдеуді қоя отырып, аламыз: Joλт = А · Т · ∆λ, (3) мұндағы ∆- тұрақты. Стефан - Больцман заңы абсолютті қара дененің сәулелену қарқындылығының Joλт толқынның барлық ұзындығындағы абсолюттік температураға қосынды тәуелділігін көрсетеді. Теңдеуді интегралдай отырып λ1 = O; λ2 = ∞ шегінде келесі теңдеуді аламыз: ∞ ∞ Joт = ∫ Joλт · dλ = ∫ C1 · λ-5 (ec2/λт – 1)-1 - ∆λ (4) o o Қорытындысында аламыз Jo = δТ4, мұндағы δ = (5,6687 ± 0,0010) Ч 10-8, Вт/м2.град. λ - Т аз мәндерінде теңдеудегі жақшалардағы экспоненттер (4) артады. Бұл кезде бірлікті ескермеуге болады және сәулелену қарқындылығы Вин теңдеуімен анықталады: Joλт = C1 · λ-5 Ч eС2/λт · ∆λ, Вт/м2град. (5) Абсолютті қара дененің сәулелену заңдарын нақты денелерге қолдану Кирхгоф заңының негізінде жүзеге асырылады. Монохроматикалық сәулелену үшін ол келесі түрде болады: Еλт = LЕλт, (6) мұндағы Еλт = Jλт / Joλт - дененің қаралықғының монохроматикалық коэффициенті. Планк теңдеуі мен Кирхгоф заңы нақты дене үшін Jλт = Еλт · λ-5 (eС2/λт – 1)-1 · ∆λ (7) Онда нақты дененің жарықтық температурасы S – бұл абсолютті қара дененің бірдей толқын ұзындығында λ келесі теңдеу дұрыс болатын температура: Еλт Ч λ-5 (eС2/λт – 1)-1 · ∆λ = Joλт = C1 · λ-5 (eС2/λт – 1)-1 - ∆λ (8) Планк теңдеуінің орынына Вин теңдеуін қолданып аламыз: Еλт · e-С2/λт = e-С2/λS, (9) 1 1 λ 1
S N C2 Еλт Еλт біле отырып және берілген толқын ұзындығында λ дененің жарықтық температурасын өлшеп, 10 теңдеуден оның нағыз температурасын есептеуге болады. жүктеу/скачать 69,69 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|