Главная Обратная связь

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)






ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НАГРЕТЫХ ТВЕРДЫХ ТЕЛ С ПОМОЩЬЮ РАДИАЦИОННОГО ПИРОМЕТРА



Цель работы. Изучение работы радиационного пирометра «Тера-50» и измерение с его помощью температуры нагрето­го тела (спирали лампы накаливания при различных значе­ниях подводимой к ней мощности).

Введение

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

Полной испускательной способностью (энергетической све­тимостью) тела RТ называется энергия, испускаемая единицей поверхности тела по всем направлениям в единицу времени в виде электромагнитных волн с разной длиной волны. Она определяется с помощью соотно­шения

,[Вт/м2], (1)

где rl,T — спектральная испускательная спо­собность, т. е. количество энергии, излучаемой по всем на­правлениям за единицу времени с единицы поверхности источ­ника в единичном интервале длин волн.

Все тела, находящиеся при температуре, отличной от тем­пературы абсолютного нуля, излучают в пространство лучи­стую энергию. Однако различные тела при одинаковой тем­пературе излучают не одинаковые количества энергии. Наибольшее количество энергии из­лучает так называемое абсолютно черное тело (а.ч.т.), об­ладающее максимально возможной испускательной способ­ностью при данной температуре. (Абсолютно черное тело – это понятие, означающее тело, которое полностью поглощает падающее на него излучение. Абсолютно черных тел в природе не существует, но имеются устройства, хорошо моделирующие а.ч.т.). Испускательные способности всех остальных тел меньше, чем у абсолютно черного тела.

Полная испускательная способность абсолютно черного тела определяется температурой а.ч.т. в соответствии с зако­ном Стефана-Больцмана:

RTа.ч.т. = sT4, (2)

где s—постоянная Стефана-Больцмана (s = 5,67×10-8 Вт × м-2× град-4);

Т—абсолютная термодинамическая температура.

Этот закон можно использовать для измерения темпера­туры нагретых тел. Приборы для измерения температуры, ос­нованные на измерении теплового излучения нагретых тел называются пирометрами.

Поскольку интенсивность теплового излучения резко убы­вает с уменьшением температуры тела, то пирометры приме­няются, в основном, для измерения относительно высоких тем­ператур. Так, при t >1000°С они играют уже основную роль, а при t >3000°С становятся практически единственными при­борами измерения температуры. Наиболее чувствительными (но не очень точными) являются радиационные пирометры или пирометры суммарного излучения. В таких приборах из­лучение исследуемого нагретого тела фокусируется на термо­приемник пирометра, который преобразует энергию излучения в электрическую, измеряемую с помощью электроизмеритель­ного прибора.



Если предварительно провести градуировку электроизмеритель­ного прибора относительно известных температур а.ч.т., то в дальнейшем можно измерять этим пирометром температуры других а.ч.т.

Однако, если с помощью отградуированного таким об­разом пирометра измеряется температура не абсолютно черного, а реаль­ного тела, то полученное значение температуры ТР будет от­личаться от действительной температуры тела Т (ТР будет меньше Т, так как испускательная способность нечерного тела всегда меньше испускательной способности а. ч. т.). Темпера­туру ТР называют радиационной температурой тела.Она рав­на такой температуре а.ч.т., при которой его полная испус­кательная способность равна полной испускательной способ­ности исследуемого тела при его истинной температуре: RT = Rа.ч.т. = s Tр4 .

Если определить полный коэффициент поглощения тела aТ (коффициент черноты) как отношение полной испускательной способности данного тела к полной испускательной способности а. ч. т. при одной и той же температуре Т:

aТ = RT / RTа.ч.т.< 1,

то между истинной (термодинамической) Т и радиационной ТРтемпературами можно установить соотношение:

Т=ТР/ . (3)

Зная величину aТ для данного тела, можно по известной радиационной температуре определить его истинную темпе­ратуру. Например, для вольфрамовой спирали лампы накали­вания в диапазоне изменения радиационной температуры от 1100 до 1400 К aТ = 0,24±0,01.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!