Задание 10

λ = 600 нм и площадь излучения АЧТ – 68 см2

t,град.С
Р,Вт 3,9 7,5 13,0 19,5 28,0 40,0

 

Теоретическая часть готовится самостоятельно обучающимся [5, с.22].

Экспериментальная часть

 

1. Описание экспериментальной установки

Лабораторная установка (рис. 1) состоит из объекта исследования (печи) (1), устройства измерительного (2) и термостолбика (3), устанавливаемых на лабораторном столе и соединяемых между собой кабелями.

Объект исследования представляет собой модель абсолютно черного тела и выполнен как закрытая термоизолированная электропечь с отверстием на передней стенке. В его состав входят устройство нагревательное, встроенное в теплозащитный корпус, термопара для измерения температуры внутри печи контактным способом, регулируемый источник питания, предназначенный для разогревания печи до температуры 800 оС и регулирования скорости нагрева, и вентиляторы для охлаждения печи.

 

 

Рис. 1. Общий вид экспериментальной установки ФПК – 11

 

На передней панели объекта исследования размещены: отверстие для выхода излучения печи; выключатель «СЕТЬ» – предназначен для включения питания печи; выключатель «ВЕНТ» – предназначен для включения питания вентиляторов при охлаждении печи.

На верхней крышке расположена ручка регулировки скорости нагрева печи. Шкала, приведенная на верхней крышке, указана в условных единицах скорости нагрева. Положению ручки «MIN» соответствует почти нулевая скорость нагрева печи, а положению «MAX» соответствует максимальная скорость нагрева и, соответственно, максимальная температура нагрева печи.

В состав устройства измерительного (2) входят аналого-цифровые преобразователи с индикацией и нормирующими усилителями для измерения и индикации температуры печи и термо-ЭДС термостолбика. В состав устройства измерительного входят также источники питания для питания как самого устройства, так и объекта исследования.

На передней панели устройства измерительного размещены следующие органы управления и индикации: индикатор «мВ» – предназначен для индикации напряжения термо-ЭДС термостолбика; индикатор «о С » – предназначен для индикации температуры в печи.

Термостолбик представляет собой датчик потока излучения (мощности излучения) и имеет кабель для подключения его к устройству измерительному. С помощью стойки термостолбик устанавливается на штативе. В качестве термочувствительного элемента применяется батарея хромель-копелевых термопар. В термостолбик также встроен нагревательный элемент, который предназначен для калибровки термостолбика в единицах лучистого потока.

Принцип действия установки основан на лабораторном исследовании модели абсолютно черного тела (печи) методом измерения температуры контактным и оптическим способами. С помощью термопары контактным способом измеряется температура в печи, а с помощью термостолбика измеряется приращение потока излучения, выходящего из печи. Калибровочная характеристика термостолбика приведена на рис. 2.

 

Рис. 2. Калибровочная характеристика термостолбика

 

Схематическое изображение соединения устройств в установке ФПК – 11 представлено на рис. 3.

 

 

Для проведения эксперимента по данным табл.1 постройте график зависимости мощности излучения Р от напряжения на термостолбике UТС.

Таблица 1

 

UТС, мВ 0,01 0,03 0,06 0,11 0,17 0,23 0,32 0,42
Р, 10-4, Вт 2,4 9,5 21,4 37,8 59,1 84,7 118,0 152,0

 

2. Порядок выполнения расчетно-графической работы

 

1. Заполняя таблицу экспериментальных данных включаем индивидуальные данные и данные задания: температуру Т печи, мощность P, площадь излучения АЧТ S. Запишите показания в табл. 2.

 

Таблица 2

№ опыта t, оС T, оК T4, оК4 Р, Вт S, м2 Re, Вт/м2 σ, Вт/(м2·К4)
               
           
           
           
           
           

 

3. Используя данные зависимости P(UTC), постройте график зависимости: и , где .

4. По графику определите постоянную Стефана – Больцмана σ . Оцените погрешность метода.

5. Оценить постоянную Вина: . Оцените погрешность метода.

6. Сделайте выводы по проделанной работе.