Цель работы: изучить законы теплового излучения. Оборудование: измерительная установка, оптический пирометр, набор светофильтров. Задание 1. Определение степени черноты реального тела 1. 2. Определить цены делений амперметра и вольтметра, Установить первое значение тока в цепи исследуемой лампы. Записать показания амперметра и вольтметра в таблицу 3. Плавно вращая кольцо реостата пирометра, изменять яркость дуги до тех пор, пока ее вершина не исчезнет на фоне спирали эталонной лампы. Записать показания пирометра 4. Пользуясь графиком поправок температур, Записать поправку, соответствующую измеренной яркостной температуре 5. Вычислить действительную температуру спирали лампы 1 = t +At 6. Вычислить абсолютную температуру спирали лампы T₁=t+273 7. Степень черноты спирали лампы I-U ΣΤ где - постоянная Стефана Больцмана σ = 5,67-10-* Βτ/(м·К). 8. Измерения повторить 8 раз 9. Построить график зависимости (1). 10. По данным одного измерения рассчитать относительную погрешность, допущенную при определении коэффициента, по формуле: ε= Δα AI AU AS AT + +4 I U T 88=1,5; 8=1 AV = Vmax = ro: Vmax = 1,5.50=0,958 100 DI=AImax= YA. Imax 100 1,6 CM²=1,6·104м² = 1.15 =0,015A

Задание 1. Определение степени черноты реального тела

1. Определить цены делений амперметра и вольтметра.

К сожалению, на изображении нет информации о шкалах амперметра и вольтметра, поэтому я не могу определить цены делений. Обычно это можно сделать, посмотрев на прибор и определив, какое изменение значения соответствует одному делению шкалы.

2. Установить первое значение тока в цепи исследуемой лампы. Записать показания амперметра и вольтметра в таблицу.

В таблице уже есть значения тока (I) и напряжения (U) для различных измерений. Их нужно просто перенести в таблицу.

3. Плавно вращая кольцо реостата пирометра, изменять яркость дуги до тех пор, пока ее вершина не исчезнет на фоне спирали эталонной лампы. Записать показания пирометра.

Этот шаг предполагает практическое выполнение эксперимента. Результаты записываются в таблицу (t_a).

4. Пользуясь графиком поправок температур, Записать поправку, соответствующую измеренной яркостной температуре.

Этот шаг также предполагает использование графика поправок, который, к сожалению, не представлен на изображении. Найденные поправки записываются в таблицу (Δt).

5. Вычислить действительную температуру спирали лампы t = t_a + Δt.

Используем данные из таблицы и график поправок. Например, если t_a = 1040 °C и Δt = 78 °C, то:

\[ t = 1040 + 78 = 1118 \] °C

6. Вычислить абсолютную температуру спирали лампы T_n = t + 273.

Переводим температуру из градусов Цельсия в Кельвины, добавляя 273. Например, если t = 1118 °C, то:

\[ T = 1118 + 273 = 1391 \] K

7. Степень черноты спирали лампы α = (I * U) / (S * σ * T⁴), где σ - постоянная Стефана - Больцмана.

Вычисляем степень черноты, используя формулу:

\[ \alpha = \frac{I \cdot U}{S \cdot \sigma \cdot T^4} \]

где:

• I – ток (А)
• U – напряжение (В)
• S – площадь поверхности спирали (м²) = 1.6 * 10^-4 м²
• σ – постоянная Стефана – Больцмана = 5.67 * 10^-8 Вт/(м²·К⁴)
• T – абсолютная температура (К)

Пример расчета для первой строки таблицы:

• I = 0.6 А
• U = 16 В
• T = 1391 К (рассчитано выше)

\[ \alpha = \frac{0.6 \cdot 16}{1.6 \cdot 10^{-4} \cdot 5.67 \cdot 10^{-8} \cdot (1391)^4} \] \[ \alpha = \frac{9.6}{1.6 \cdot 10^{-4} \cdot 5.67 \cdot 10^{-8} \cdot 37279796641} \] \[ \alpha = \frac{9.6}{337989.15} \approx 0.0000284 \]

8. Измерения повторить 8 раз.

Этот шаг предполагает повторение шагов 2-7 для всех строк таблицы.

9. Построить график зависимости α(T).

Для построения графика зависимости α(T) необходимо использовать полученные значения температуры (T) и степени черноты (α) из таблицы. На оси абсцисс откладывается температура (T), а на оси ординат - степень черноты (α). По полученным точкам строится график.

10. По данным одного измерения рассчитать относительную погрешность, допущенную при определении коэффициента α, по формуле: ε = (Δα / α) = (ΔI / I + ΔU / U + 4 * ΔT / T).

где: γ_B = 1,5; γ_A = 1

ΔV = ΔV_max = (γ_B * V_max) / 100 = (1.5 * 50) / 100 = 0.75 B = 0,95B

ΔI = ΔI_max = (γ_A * I_max) / 100 = (1 * 1.5) / 100 = 0.015 A

1,6 cm² = 1.6 * 10^-4 м²

Формула для расчета относительной погрешности:

\[ \varepsilon = \frac{\Delta \alpha}{\alpha} = \frac{\Delta I}{I} + \frac{\Delta U}{U} + 4 \cdot \frac{\Delta T}{T} \]

Используем данные из первой строки таблицы:

• I = 0.6 A; ΔI = 0.015 A
• U = 16 B; ΔU = 0.95 B
• T = 1391 K; ΔT = 78 °C

Тогда:

\[ \varepsilon = \frac{0.015}{0.6} + \frac{0.95}{16} + 4 \cdot \frac{78}{1391} \] \[ \varepsilon = 0.025 + 0.059375 + 4 \cdot 0.056074 \] \[ \varepsilon = 0.025 + 0.059375 + 0.224296 \] \[ \varepsilon = 0.308671 \]

В процентах:

\[ \varepsilon \% = 0.308671 \cdot 100 = 30.87 \% \]