Куб лесли. Куб Лесли. Лабораторная работа 1 Куб Лесли
 Скачать 66.29 Kb.
|
 Лабораторная работа № 1 Куб Лесли Цель работыОпределение поглощающей способности поверхностей куба Лесли. Краткое описание работыМежду телом и окружающей его средой происходит теплообмен за счет испускания и поглощения теплового излучения. Излучение зависит от температуры тела и характера его поверхности, что можно продемонстрировать с помощью куба Лесли. Излучаемая интенсивность описывается излучающей способностью тела 𝐸. Поглощающая способность 𝐴 – это отношение интенсивностей поглощенного и падающего излучения. Оказывается, поглощающая способность возрастает с излучающей способностью. Точнее говоря, в соответствии с законом Кирхгофа отношение излу чающей и поглощающей способностей одинаково для всех тел при данной температуре и соответствует излучающей способности чер ного тела при этой температуре: E(T)/A=T4 (1) где 𝜎 постоянная Стефана - Больцмана, 𝑇 - температура в Кельвинах. Степень, в которой поглощающая способность зависит от температуры, обычно пренебрежимо мала. Поэтому излучающую способность тела можно выразить следующим образом: 𝐸(𝑇) = 𝐴·𝜎·𝑇4, (2) Если тело имеет такую же температуру 𝑇0, что и окружающая его среда, интенсивность тепла, излучаемого телом в окружающую сре ду, равна интенсивности тепла, поглощаемого телом из нее:  0 𝐸(𝑇0) = 𝐴·𝜎·𝑇4, (3) Если температура тела выше, интенсивность излучения, поглощаемого из окружающей среды, не меняется, пока температура окружающей среды остается постоянной. Поэтому энергия, излучаемая телом с единицы поверхности в единицу времени и измеряемая с помощью датчика излучения, записывается следующим образом: 0 ∆𝐸(𝑇) = 𝐴·𝜎·(𝑇4 −𝑇4). (4) В этом опыте куб Лесли, имеющий одну белую, одну черную, одну матовую и одну блестящую поверхности, нагревается путем наполнения его водой, нагретой до температуры 100∘𝐶. Затем интенсивность излучения определяется косвенным измерением с помощью термоэлектрического элемента Молля. Измеряемые значения для четырех разных поверхностей контролируются на протяжении всего процесса охлаждения до комнатной температуры. Описание установки Рис. 1 Порядок выполнения работыПоверните куб Лесли белой стороной к термоэлектрическому элементу Молля. Установите на нагревателе номинальную температуру 𝑇нагрева 𝑇= 100∘𝐶и включите нагрев куба. Зафиксируйте значения температуры 𝑇,∘𝐶каждые 5∘𝐶на верхнем индикаторе нагревателя (процесс можно заморозить нажатием кнопки "Пауза" в верхнем меню управления) и значения интенсивности излучения кубом Лесли 𝑈(мВ) на электронном мультиметре. Для пересчета величин температуры из ∘𝐶в 𝐾используйте соотношение: 0∘𝐶= 273.15𝐾. Для каждой экспериментальной точки рассчитайте параметр:  0 − 𝑋 = (𝑇 4 𝑇 4)/108, где 𝑇 - текущая температура куба Лесли в Кельвинах, 𝑇0 -температура окружающей среды в Кельвинах Постройте зависимость 𝑈 = 𝑓 (𝑋) и аппроксимируйте ее пря- мой линией методом наименьших квадратов. По тангенсу угла наклона прямой определите поглощающую способность (гра- диент) исследуемой поверхности. Определите ее погрешность. ПостояннаяСтефана-Больцмана𝜎= 5.67 ·10−8 кг·𝑐−3 ·𝐾−4. Повторите п.2-4 для остальных сторон куба Лесли. Определите, какая из поверхностей обладает наибольшей (наименьшей) интенсивностью излучения. Подумайте почему.  |