1. Część teoretyczna.
W doświadczeniu porównuje się moc P wypromieniowaną przez badane ciało z mocą Pc , wypromieniowaną w takich samych warunkach przez sadzę, przyjmując ją w tym ciwiczeniu jako ciało doskonale czarne.
Wypromieniowana moc absorbowana jest między innymi przez termoparę, wytwarzając w jej obwodzie prąd o mocy P1 proporcjonalnej do P. Ponieważ P1 = R I2 (R - wartość oporu obwodu termopary ) musi zachodzić:
P = k I2
gdzie:
k - współczynnik proporcjonalności
Otrzymujemy więc zależność:
Wzór ten pozwala w prosty sposób obliczyć współczynnik pochłaniania materiału, z którego wykonano dno naczynia, ze stosunku napięć w obwodzie termopary.
2. Schemat układu pomiarowego:
Rys. 1. Układ do wyznaczania współczynnika pochłaniania promieniowania.
3. Ocena dokładności pojedynczego pomiaru.
- błąd napięcia termopary dla sadzy ΔUc, oraz dla badanego materiału Δ U
DIGITAL VOLTMETER TYPE V554 ± 0.005 % wartości mierzonej + 0.01[mV]
- błąd temperatury w ultratermostacie Δt - termometr rtęciowy - ± 0.1 oC
4. Tabele pomiarowe.
Tabela zawierająca: temperaturę ultratermostatu t , napięcia termopar Uc,
U , oraz wartości współczynnika pochłaniania dla czterech pomiarów.
L.p. |
t |
U |
Uc |
a |
/aśr - ai/ |
|
[oC] |
[μV] |
[μV] |
- |
- |
1. |
60 |
113 |
150 |
0.57 |
0.075 |
2. |
70 |
140 |
182 |
0.59 |
0.125 |
3. |
80 |
190 |
249 |
0.58 |
0.025 |
4. |
90 |
234 |
316 |
0.57 |
0.075 |
średnie 0.5775 0.08
5. Przykładowe obliczenia.
- wartość współczynnika pochłaniania wyznaczono ze wzoru:
np. dla pomiaru nr 3:
6. Błędy wartości złożonych.
- błąd przeciętny współczynnika pochłaniania obliczono ze wzoru:
- błąd współczynnika pochłaniania obliczono przy użyciu różniczki logarytmicznej:
np. dla pomiaru nr 1:
7. Zestawienie wyników.
W wyniku przeprowadzonego doświadczenia uzyskano współczynnik pochłaniania:
a = 0.58 ± 0.08
8. Uwagi i wnioski.
Wyniki pomiarów przeprowadzonych w doświadczeniu obarczone są większym błędem niż wyliczony gdyż nie uwzględnia on niedokładności pomiaru temperatury w ultratermostacie.
Ponad to na niedokładność metody pomiarowej wpływ ma wstępna temperatura całego układy jaką posiadał on z poprzedniego doświadczenia.
Uzyskana wartość współczynnika pochłaniania zawiera się w granicach od 0 do 1, gdyż ciało rzeczywiste nie może przekroczyć wartości ciała doskonale czarnego (1).