Тепловое излучение
.docx
Министерство науки и высшего образования
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра физики
ОТЧЕТ
Лабораторная работа по курсу общей физики
ТЕПЛОВОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ
Проверил. Выполнил
Преподаватель Студент гр. 120-1
___________ Палешева Е.В. ___________ Бормотов Е.Д.
___________ Дашеев Ц.А.
Томск 2021
ВВЕДЕНИЕ
Целью данной работы является изучение основных характеристик и законов теплового излучения на основе измерения зависимости энергетической светимости нагретого тела от температуры.
1 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ
Схема установки представлена на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Схема экспериментальной установки.
Излучающим телом является платиновая нить 6 длиной l = 7 см и диаметром d = 0.2 мм, заключенная в стеклянный откачанный баллон 5. Нагрев нити осуществляется электрическим током от блока питания 2. Вольтметр 4 и миллиамперметр 3 показывают падение напряжения и ток в цепи накала нити, соответственно. В непосредственном контакте с нитью находится хромель-копелевая термопара 7. В ее цепь включен милливольтметр 8, который позволяет измерять величину термо-ЭДС (ТЭДС), возникающую при нагреве спая термопары.
2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ
Площадь излучающей цилиндрической поверхности нити вычисляется по формуле:
, (2.1)
Где = 3,14;
d = м;
l = м;
Величина энергетической светимости нагретого тела рассчитывается по формуле:
, (2.2)
Где U - падение напряжения в цепи накала нити;
I – сила тока;
Абсолютную температуру нити Т можно вычислить по формуле:
, (2.3)
Где k = ;
= 298 К;
Коэффициент серости рассчитывается по формуле:
, (2.4)
Где =
Относительная погрешность показателя степени вычисляется по формуле:
, (2.5)
Где - абсолютная погрешность, половина цены деления на графике;
- абсолютная погрешность, половина цены деления на графике;
Абсолютная погрешность z вычисляется по формуле:
, (2.6)
3 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ АНАЛИЗ
N |
U, B |
I, mA |
mB |
R, |
Ln(R) |
T, k |
Ln(T) |
1 |
0,6 |
215 |
40,4 |
2932 |
8 |
702 |
6,55 |
2 |
0,58 |
200 |
38 |
2636 |
7,9 |
678 |
6,52 |
3 |
0,54 |
195 |
36 |
2393 |
7,8 |
658 |
6,49 |
4 |
0,5 |
185 |
34 |
2102 |
7,6 |
638 |
6,46 |
5 |
0,46 |
175 |
32 |
1829 |
7,5 |
618 |
6,43 |
6 |
0,42 |
165 |
30 |
1575 |
7,4 |
598 |
6,39 |
7 |
0,4 |
160 |
28 |
1454 |
7,3 |
578 |
6,36 |
8 |
0,36 |
150 |
26 |
1227 |
7,1 |
558 |
6,32 |
9 |
0,32 |
135 |
24 |
982 |
6,9 |
538 |
6,29 |
10 |
0,28 |
125 |
22 |
795 |
6,7 |
518 |
6,25 |
По формуле 2.1 рассчитаем Площадь излучающей цилиндрической поверхности нити:
С помощью формулы 2.2 вычислим энергетическую светимость нагретого тела:
Аналогичным образом рассчитаем энергетическую светимость для других значений напряжений и силы тока и занесем результаты в таблицу 3.1.
По формуле 2.3 вычислим абсолютную температуру Т:
Так же рассчитаем абсолютную температуру для других значений и занесем вычисления в таблицу 3.1.
Из графика вычислим показатель степени z:
z = 4.223
По формуле 2.4 рассчитаем коэффициент серости:
По формуле 2.5 рассчитаем относительную погрешность z:
По формуле 2.6 вычислим абсолютную погрешность z:
Заключение
В ходе выполнения данной лабораторной работы была изучена зависимость энергетической светимости нагретого тела от его абсолютной температуры. Был рассчитан показатель степени температуры для закона Стефана – Больцмана, его значение:
z = 4.223 ± 3
Рассчитан коэффициент серости для нити, его значение:
A = 0.05