Главная Обратная связь Поможем написать вашу работу!

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






АБСОЛЮТНО ЧЁРНОГО ТЕЛА ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ



 

Цель работы: исследование зависимости теплового излучения абсолютно чёрного тела от температуры и проверка выполнения закона Стефана – Больцмана.

 

 

Введение

 

Электромагнитное излучение, испускаемое нагретым телом, находящимся в состоянии термодинамического равновесия, называется тепловым излучением. При тепловом излучении внутренняя энергия тела, обусловленная движением составляющих его частиц, непрерывно переходит в энергию испускаемых ими электромагнитных волн.

По закону Кирхгофа отношение спектральной испускательной способности rl,T (спектральной плотности излучательности) к спектральной поглощательной способности аl,T (коэффициенту поглощения) не зависит от тела и является для каждой длины волны только функцией температуры:

= f(l,T). (1)

 

Для абсолютно чёрного тела (а. ч. Т.), поглощающего всё падающее на него излучение, коэффициент поглощения = 1, и, следовательно, на основании закона Кирхгофа (1): = f(l,T), то есть функция f(l,T) определяется спектральной плотностью излучательности абсолютно чёрного тела .

Спектральная плотность излучательности тела имеет смысл энергии, излучаемой в единицу времени единицей поверхности тела для единичного интервала длин волн:

 

rl,T = , (2)

 

и может быть получена через спектральную плотность излучательности абсолютно чёрного тела (см. формулу (1)):

 

rl,T = al,T . (3)

 

Формула для спектральной плотности излучательности абсолютно чёрного тела была получена М.Планком:

 

= (4)

 

Модель абсолютно чёрного тела можно представить в виде небольшого отверстия, проделанного в полом зачернённом изнутри теле. Если размер отверстия мал по сравнению с размером полости, то излучение, входящее через это отверстие внутрь полости полностью поглощается и не выходит обратно, т. е. al,T= 1.

Формула Планка позволяет получить выражение полной ндигральной (для всех длин волн) энергии, излучаемой единицей поверхности абсолютно чёрного тела в единицу времени, называемой энергетической светимостью RЭ (излучательностью):



 

RЭа.ч.т. = (5)

 

Интегрирование по всем длинам волн функции – см. формулу(4) – даёт зависимость энергетической светимости от температуры (закон Стефана- Больцмана):

 

RЭа.ч.т. = sT4, (6)

 

где s = 5,67×10-8 Вт/(м2К4) – постоянная Стефана-Больцмана.

 

 

Описание аппаратуры

 

Установка включает в себя электропечь (ЭП), приёмник излучения – пирометр, представляющий собой термостолбик (ТС) и блок управления и индикации (БУИ), рис. 1.

 
 

Электропечь состоит из нагревательного элемента, термопары, регулятора нагрева и вентилятора. Отверстие в камере печи, через которое выводится излучение абсолютно чёрного тела, находится на передней панели электропечи. Там же на передней панели имеются кнопки «Сеть» и «Вент» для включения печи и вентилятора (о включении последнего информирует загорающаяся красная лампочка).

На передней панели блока управления и индикации размещены цифровые индикаторы напряжения на термостолбике (в мВ) и температуры печи (в °С).

Термостолбик (ТС) представляет собой несколько последовательно соединённых термопар. Напряжение U, вырабатываемое термопарами, пропорционально падающей на входное отверстие термостолбика мощности излучения, которая пропорциональна энергетической светимости выходного отверстия электропечи RЭа.ч.т., т. е.



RЭа.ч.т = aU. (7)

 

Таким образом, сняв зависимость напряжения на термостолбике от температуры печи U(T) можно исследовать зависимость энергетической светимости абсолютно чёрного тела от температуры RЭа.ч.т.(T) и проверить закон Стефана-Больцмана.

Порядок выполнения работы

 

1. Установить термостолбик (ТС) вплотную к передней панели электропечи (ЭП) так, чтобы его входное отверстие находилось точно напротив выходного отверстия печи.


Просмотров 897

Эта страница нарушает авторские права





allrefrs.ru - 2022 год. Все права принадлежат их авторам!