*18 kratek przerwy (tutaj wkleję sobie tabelkę)
1.ZAGADNIENIA TEORETYCZNE.
Ciała ogrzane wysyłają promieniowanie elektromagnetyczne o widmie ciągłym, kosztem własnej energii cieplnej . Prawa rządzące tym promieniowaniem sformułowane zostały dla promieniowania zrównoważonego . Promieniowanie nazywa się zrównoważonym wtedy , gdy dostarczona do ciała energia jest w tym samym czasie wypromieniowana na zewnątrz . Wielkościami charakteryzującymi promieniowanie termiczne są zdolność emisyjna e(λ,T) , i zdolność absorpcyjna a(λ,T) . Zdolność emisyjna promieniowania termicznego jest równa liczbowo energii monochromatycznego promieniowania wysyłanego przez jednostkę powierzchni ciała o temperaturze T , w czasie 1 sekundy w jednostkowy kąt bryłowy . Zdolność absorpcyjna ciała podaje jaki ułamek energii promieniowania o długości λ padającej na powierzchnię ciała zostaje przez nią pochłonięty . Takie ciało które pochłania całkowicie padające nań promieniowanie nazywamy ciałem doskonale czarnym . Jego zdolność pochłaniania jest w całym zakresie widma i dla wszystkich temperatur równa jedności . Ciał doskonale czarnych w przyrodzie się nie spotyka . Istnieją ciała których pochłanianie nie zależy od długości fali , tylko od temperatury , ciało takie nazywamy szarym . Podstawowym prawem promieniowania termicznego jest prawo Kirchhoffa stwierdzające , że stosunek zdolności emisyjnej dowolnego ciała e(λ,T) do jego zdolności absorpcyjnej a (λ,T) jest równy zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego :
*3 kratki przerwy
Innym ważnym prawem jest prawo Stefana - Boltzmanna które dla ciał szarych ma postać :
*3 kratki przerwy
gdzie :
E - ilość energii emitowana w jednostce czasu .
a - współczynnik absorpcji .
S - powierzchnia ciała .
T - temperatura bezwzględna ciała .
Z przytoczonych praw wynika że promieniowanie termiczne ciała w danej dziedzinie widma zależne jest od jego temperatury T . Na tej zależności oparte są metody wyznaczania temperatury ciał zwane pirometrycznymi . W pirometrze optycznym doprowadza się do zrównania luminacji ciała o nieznanej temperaturze z luminacją ciała o temperaturze znanej . Ciałem o temperaturze znanej jest żarówka której luminacja regulowana jest zmianą natężenia prądu , a wskazania miliamperomierza są wyskalowane w stopniach Celsjusza według ciała doskonale czarnego . Można więc żarówkę uważać za ciało doskonale czarne . Odczyt dokonany na skali pirometru podczas zrównania luminancji obu ciał daje nie temperaturę rzeczywistą badanego ciała lecz tzw. temperaturę luminacyjną T1 . Aby obliczyć temperaturę rzeczywistą T stosuje się zależność :
*5 kratek przerwy
2.METODA POMIAROWA .
Badane jest promieniowanie cieplne włókna żarówki . Moc wydzielona na żarówce określana jest z bezpośrednich pomiarów napięcia i natężenia prądu płynącego przez jej włókno . Temperaturę lumincyjną włókna mierzy się pirometrem optycznym ze znikającą nicią .
3.WYNIKI POMIARÓW .
*Ten punkt napisz mi na oddzielnej kartce gdyż wkleję sobie tutaj tabelki i nie wiem ile mi zajmą miejsca
4. OBLICZENIA .
Obliczenia znajdują się w załączniku nr 1 dołączonym do sprawozdania.
5. WYKRES ZALEŻNOŚCI ln(P)=f(ln(T)) .
Wykres znajduję się w załączniku nr 2 dołączonym do sprawozdania.
6. WYKŁADNIK POTĘGOWY .
Na podstawie otrzymanego wykresu zależności ln(P)=f(ln(T)) , posługując się metodą najmniejszych kwadratów szukam współczynników liczbowych regresji liniowej należy skorzystać z następujących wzorów:
*15 kratek przerwy
Odchylenia standardowe będące miarą niepewności współczynników regresji liniowej A i B należy wyznaczyć w podany niżej sposób:
*15 kratek przerwy
Kryterium, potwierdzające w jakim stopniu otrzymane pary punktów (ln(P);ln(T)) spełniają liniową zależność jest tzw. współczynnik korelacji liniowej r, należy wyznaczyć z poniższego wzoru:
*15 kratek przerwy
7. WNIOSKI .
Ćwiczenie przebiegało sprawnie i bez problemu dawało odczytać się potrzebne wyniki. Jak zatem widać z wykresu i uzyskanych obliczeń, pary (ln(T);ln(P)) spełniają w ponad 99% zależność liniową .
Otrzymany współczynnik kierunkowy prostej A=4.355 ± 0,087 nieznacznie róż ni się od wykładnika potęgowego znajdującego się we wzorze opisują cym prawo Stefana Boltzmanna.