Ćwiczenie nr 91
Temat: Wyznaczanie stałej Stefana-Boltzmzna przy pomocy pirometru optycznego.
Literatura:
Podręczniki uniwersyteckie z fizyki ogólnej (np.: Sz. Szczeniowski - Fizyka doświadczalna, t. 4).
W. F. Nozdriew - Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki ogólnej.
L. Michalski, K. Eckersdorf - Pomiary temperatury.
Instrukcja obsługi pirometru optycznego typu OΠΠP - 017.
Zagadnienia kolokwialne:
Ciało doskonale czarne.
Prawa promieniowania termicznego: Kirchoffa, Wiena, Stefana-Boltzmana i Plancka.
Pirometry. Zasada pomiaru temperatury przy pomocy pirometru monochromatycznego.
Przebieg ćwiczenia:
Przygotować pirometr do pracy zgodnie z instrukcją obsługi.
Zmierzyć pole powierzchni ciała (blaszka z kanthalu) przed jego rozżarzeniem.
Zbudować obwód elektryczny służący do rozżarzania taśmy z kanthalu według schematu.
Rozżarzyć taśmę. Zmierzyć jej temperaturę luminacji Tl (w 0K) przy pomocy pirometru optycznego. Pomiary powtórzyć dla 5-6 różnych temperatur odpowiadających różnym wartościom prądu i napięcia żarzenia.
Obliczyć temperaturę rzeczywistą ciała Trz ze wzoru:
,
gdzie:
λ= 0,65∙ 10-6 m, c1=1,438 ∙ 10-2 m∙ 0K, αλT≅0,4 Tl- temperatura luminacji (w 0K).
Sporządzić wykres zależności Trz,=f(Tl).
Wychodząc z bilansu energetycznego (moc promieniowania wysyłanego przez taśmę) powinna być równa mocy przez nią pobranej) wyprowadzić wzór na stałą Stefana-Boltzmana i wyznaczyć tą stałą.
Przy obliczaniu stałej Stefana- Boltzmana należy wykorzystać wartość
temperatury rzeczywistej.
Określić błąd maksymalny dla wybranego pomiaru z serii. Przyjąć, że wartość średnia obarczona jest takim samym błędem. Porównać uzyskany wynik z wartością tablicową.
Przyrządy:
Pirometr optyczny OΠΠP - 017, (z akumulatorem), amperomierz TLME-2, woltomierz LM-1, opornica suwakowa 3,3 Ω, bateria akumulatorów, statyw z uchwytem do taśmy, taśma kanthalowa.