Ćwiczenie nr 91
Temat: Wyznaczanie stałej Stefana-Boltzmana 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 Tl (w K) przy pomocy
pirometru optycznego. Pomiary powtórzyć dla 5-6 różnych temperatur odpowiadających różnym wartościom prądu i napięcia żarzenia.
5. Obliczyć temperaturę rzeczywistą ciała Trz ze wzoru:
T l rz c T T ln 1 1 1 , gdzie: λ = 0,65∙ 10-6 m, c 1 = 1,438 ∙ 10-2 m∙ K, α λT 0,4 Tl - temperatura luminacji (w K).
6. Sporządzić wykres zależności Trz,=f(Tl).
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.
