Ćwiczenie nr 91

Temat: Wyznaczanie stałej Stefana-Boltzmzna przy pomocy pirometru optycznego.

Literatura:

1. Podręczniki uniwersyteckie z fizyki ogólnej (np.: Sz. Szczeniowski - Fizyka doświadczalna, t. 4).

2. W. F. Nozdriew - Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki ogólnej.

3. L. Michalski, K. Eckersdorf - Pomiary temperatury.

4. Instrukcja obsługi pirometru optycznego typu OΠΠP - 017.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Ciało doskonale czarne.

2. Prawa promieniowania termicznego: Kirchoffa, Wiena, Stefana-Boltzmana i Plancka.

3. Pirometry. Zasada pomiaru temperatury przy pomocy pirometru monochromatycznego.

Przebieg ćwiczenia:

1. Przygotować pirometr do pracy zgodnie z instrukcją obsługi.

2. Zmierzyć pole powierzchni ciała (blaszka z kanthalu) przed jego rozżarzeniem.

3. Zbudować obwód elektryczny służący do rozżarzania taśmy z kanthalu według schematu.

4. Rozżarzyć taśmę. Zmierzyć jej temperaturę luminacji T_l (w ⁰K) przy pomocy pirometru optycznego. Pomiary powtórzyć dla 5-6 różnych temperatur odpowiadających różnym wartościom prądu i napięcia żarzenia.

5. Obliczyć temperaturę rzeczywistą ciała T_rz ze wzoru:

,

gdzie:

λ= 0,65∙ 10^-6 m, c₁=1,438 ∙ 10^-2 m∙ ⁰K, α_λT≅0,4 T_l- temperatura luminacji (w ⁰K).

6. Sporządzić wykres zależności T_rz,=f(T_l).

7. 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.

8. 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.