Электромагнитные волны, излучаемые нагретым рабочим телом (1), (рис.1.2) попадают в объектив (2) пирометра. В фокусе объектива находится измерительная лампа накаливания с нитью (4), изогнутой в форме дуги. Окуляр (6) позволяет одновременно видеть нить измерительной лампы и изображение накаленного тела, через красный светофильтр (5). Светофильтр вырезает участок спектра излучения в окрестности длины волны 660 нм.

Измерение температуры с помощью пирометра основано на сравнении яркостей светящегося рабочего тела и нити измерительной лампы пирометра. В соответствии с формулой Планка (8), излучение нагретого рабочего тела в каком-либо спектральном интервале, в нашем случае на длине волны 660 нм, зависит от температуры рабочего тела. С увеличением температуры тела растет и его излучательная способность.

В пирометре при помощи реостата (10) (рис.1.2 и 1.3) регулируется ток в цепи нити накала лампы так, чтобы яркость свечения нити (4) накала измерительной лампы сравнялась с яркостью изображения светящегося тела. При этом изображение н­ити исчезает на фоне изображения светящегося тела. Поэтому данный пирометр часто называют пирометром с исчезающей нитью.

При равных яркостях светящегося тела (1) и нити (4) пирометра, их температуры связаны однозначной зависимостью. Поэтому шкалу вольтметра (9), рис.1.2 и 1.3, можно проградуировать в единицах температуры светящегося тела. Такая градуировка производится при изготовлении пирометра по излучению черного тела на длине волны 660 нм. Пирометры, используемые в наших лабораторных установках, проградуированы в шкале Цельсия. Следовательно, полученные при измерениях значения температур необходимо преобразовать в шкалу Кельвина.

Температура, измеренная при помощи пирометра с исчезающей нитью, называется яркостной температурой ( ). Для абсолютно черных тел яркостная температура является истинной температурой тела. Излучение обычных тел отличается от излучения абсолютно черного тела, поэтому для обычных тел яркостная температура отличается от реальной температуры Т тела. Для получения истинной температуры рабочего тела необходимо ввести поправку по формуле:



где = 660 нм – длина волны, на которой выполняется измерение; k – постоянная Больцмана;

---

= 0,46 – коэффициент, зависящий от материала нагретого тела; – яркостная температура по шкале Кельвина, которая связана с температурой , измеренной по шкале Цельсия соотношением , К; измеренной по шкале Цельсия соотношением = ????

0 + 273, К; ℏ – постоянная Планка (редуцированная); с – скорость света в вакууме.

Оптический пирометр имеет два предела измерений. При использовании шкалы высоких температур перед нитью вводится нейтральный ослабляющий светофильтр (3), рис.1.2 и 1.3.

Таблица 1

n	U, В	I, A	t0, C	Tя, К	Т, К	Р эл, Вт	Т4, К4*1012
1	1,5	6	1018	1291	1354	9,0	3,36
2	1,7	6,3	1041	1314	1378	10,7	3,61
3	1,9	6,6	1059	1332	1398	12,5	3,82
4	2,1	6,9	1098	1371	1441	14,5	4,31
5	2,3	7,5	1141	1414	1488	17,3	4,90
6	2,5	7,8	1183	1456	1535	19,5	5,55
7	2,7	8,1	1252	1525	1612	21,9	6,75
8	2,9	8,5	1284	1557	1648	24,7	7,38
9	3,1	8,7	1359	1632	1732	27,0	9,01
10	3,3	9,0	1402	1675	1781	29,7	10,06

---

Измерения t⁰, C (в таблицу внесено среднее значение данных измерений, чтобы снизить погрешность, (t⁰, C, где n от 1 до 10):

1) 1018, 1017, 1018, 1018, 1019, 1018, 1018, 1018, 1018, 1018

2) 1040, 1040, 1042, 1041, 1042, 1042, 1041, 1041, 1040, 1041

3) 1059, 1059, 1059, 1058, 1059, 1060, 1059, 1059, 1060, 1059

4) 1098, 1098, 1100, 1098, 1098, 1098, 1099, 1098, 1098, 1098

5) 1140, 1140, 1140, 1141, 1141, 1142, 1141, 1141, 1141, 1141

6) 1180, 1183, 1182, 1181, 1183, 1183, 1183, 1182, 1183, 1183

7) 1251, 1252, 1252, 1251, 1253, 1254, 1252, 1252, 1252, 1252

8) 1284, 1284, 1283, 1284, 1284, 1283, 1284, 1284, 1283, 1284

9) 1359, 1359, 1359, 1359, 1359, 1360, 1359, 1359, 1360, 1360

10) 1400, 1400, 1401, 1402, 1402, 1402, 1402, 1402, 1402, 1402

Используемые формулы:

Tя = t0 + 273, К Р эл = I * U, Вт

Таблица 2

n	σi, Вт/м2 ·К4 *10-8	σср, Вт/м2·К4 *10-8	(σi - σср) *10-8	((σi - σср) *10-8)2	∆σ,Вт/м2 ·К4 *10-8	δσср, %
1	5,52	6,56	-1,03	1,06	0,56	8,53
2	6,10		-0,45	0,21
3	6,73		0,18	0,03
4	6,92		0,37	0,13
5	7,26		0,71	0,50
6	7,23		0,68	0,46
7	6,67		0,12	0,01
8	6,89		0,34	0,12
9	6,16		-0,39	0,15
10	6,07		-0,48	0,23

1. 
   
   
2. 
   
   
3. 
   
   

---

σ = 6,56 ±0,56

δσ_ср = 8,53

n = 10
Вывод: в ходе работы был выведен закон Стефана-Больцмана с помощью формулы Планка, а также постоянная Стефана-Больцмана:



При построении зависимости и апроксимации излучаемой мощности от четвертой степени температуры пластины Pэл (T⁴) была выявлена линейная зависимость вышеупомянутой функции.

---

Смотрите также файлы

• Задание к теме 29.doc

• Урок 3 Школа Дата фио учителя Класс 6.docx

• Формирование умений применять полученные знания.docx

• 1саба Жанды табиат блімі.docx

• Эпоха дворцовых переворотов.doc