Û¥-1@-€%+´$°$°$$°$°$°$°$°2°XŠ°Š°Š°Š°Š°"¬°XŠ°±.2±z¬³¬³¬³¬³¬³¬³¬³¬³®³®³®³®³®³®³Ì³4´+̳$°Ì³Ì³ÅÊ PROWADZ¥CY: Dr Henryk Pykacz INSTYTUT FIZYKI POLITECHNIKI WROC£AWSKIEJ LABORATORIUM Z FIZYKI WYKONAWCY : SPR. EDYTA BUCZYÑSKA GRUPA : 0 ROK AK. 1 SEMESTR : 2 (EWA JAGIELSKA) WYKONANO : 25.04.1995 ODDANO : 09.05.1995 OCENA : NR ÆWICZ. 22 TEMAT : POMIAR TEMPERATURY PIROMETREM OPTYCZNYM 1.WSTÊP TEORETYCZNY Ka¿de cia³o znajduj¹ce siê w temperaturze wy¿ej ni¿ 0 K jest Ÿród³em promieniowania termicznego, wywo³anego ruchem cieplnym cz¹steczek i atomów, a zarazem odbiornikiem takiego promieniowania. Promieniowanie padaj¹ce na cia³o mo¿e byæ przez nie odbite, poch³oniête lub przepuszczone. Stosunek strumienia energii promieniowania poch³oniêtego przez cia³o do strumienia energii promieniowania padaj¹cego na nie nazywamy wspó³czynnikiem poch³aniania.Wspó³czynnik ten za³e¿y od sk³adu chemicznego, stanu powierzchni, temperatury oraz sk³adu spektralnego, padaj¹cego na cia³o promieniowania. Naukowcy wprowadzili dwa idealne przypadki: 1.CIA£O SZARE którego wspó³czynnik poch³aniania nie zale¿y od d³ugoœci fali (A(SYMBOL 108 \f "Symbol")=const dla T=const); 2.CIA£O DOSKONALE CZARNE - ca³kowicie poch³aniaj¹ce promieniowenie ( A(SYMBOL 108 \f "Symbol",T)=1 ). Inn¹ wielkoœci¹, wystêpuj¹c¹ w badanym zjawisku ,jest emitancja, czyli moc wypromieniowania na jednostkê powierzchni.Emitancjê cia³a rzeczywistego pozwala nam znaleŸæ prawo Kirchoffa, które mówi, ¿e :stosunek spektralnej emitancji cia³a rzeczywistego do jego spektralnego wspó³czynnika poch³aniania jest równe spektralnej emitancji cia³a doskonale czarnego.Musimy zatem znaæ emitancjê cia³a doskonale czarnego. Emitancjê tê okreœli³ Planck, wyprowadzaj¹c wzór : OSAD Equation Jak mo¿emy wywnioskowaæ z wykresu przy wy¿szych temperaturach emitowane jest wiêcej energii przy ni¿szych d³ugoœciach fali. Analizuj¹c wzór Plancka, kilku fizyków dosz³o do wielu wa¿nych wniosków. Mianowicie Boltzman zauwa¿y³, ¿e po obliczeniu równania Plancka i wykonaniu kilku odpowiednich dzia³añ uzyskuje siê zale¿noœæ : OSAD Equation OSAD Equation Tak wiêc uzyskujemy bezpoœredni¹ zale¿noœæ emitancji cia³a doskonale czarnego od temperatury.Inny fizyk Wien, sformu³owa³ prawo podaj¹ce zale¿noœæ d³ugoœci fali, dla której krzywa spektralnej emitancji cia³a doskonale czarnego ma max, od temperatury. Tak wiêc Wien stwierdzi³, ¿e : iloczyn temperatury cia³a doskonale czarnego i d³ugoœci fali, dla której wystêpuje max zdolnoœci emisyjnej, ma wartoœæ sta³¹. \/ 2.CEL ÆWICZENIA I OPIS JEGO PRZEBIEGU. Celem æwiczenia by³o zapoznanie siê z jedn¹ z metod pomiaru temperatury. Pomiaru tego dokonywaliœmy za pomoc¹ pirometru optycznego. Pirometr s³u¿y do pomiaru temp. czarnej badanego obiektu. Obiektyw pirometru tworzy obraz badanego cia³a w p³aszczyŸnie w³ókna ¿arówki umieszczinej przed okularem. Obserwator patrz¹cy przez okular pirometru widzi wiêc w³ókno ¿arówki na tle obrazu badanego cia³a. W okularze mieœci siê filtr szklany, przepuszczaj¹cy tylko niwielki przedzia³ promieniowania. Emitancjê w³ókna mo¿na zmieniaæ reguluj¹c rezystancjê w obwodzie zasilania. Je¿eli w³ókno ¿arówki pirometru by³o takiej samej barwy co cia³o badane, to temp. odczytan¹ na pirometrze by³a temp. czarn¹ cia³a rzeczywistego. Opisuj¹c wzór mo¿na obliczyæ temp. rzeczywist¹ badanego cia³a. OSAD Equation Badan¹ ¿arówkê zasilamy w uk³adzie OSAD CDraw \s \* mergeformat Æwiczenie mia³o równie¿ na celu zbadanie zale¿noœci temp.w³ókna od pobranej mocy. 3.POMIARY WIELKOŒCI POŒREDNICH I OBLICZANIE WARTOŒCI SZUKANYCH. Dane otrzymane w wyniku pomiaru oraz zamiana temperatury czarnej na rzeczywist¹ przy u¿yciu nomogramu i danego wzoru: POMIARY DLA U=3[V]-10[V] Lp. U[V] I[A] SYMBOL 68 \f "Symbol"P[ W] Ep[%] P[W] Tcz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] Trz[K] Trz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] wzórTrz[K] 1 3 1,9 0,4 7,0 5,7 1280 1633 1360 1644 2 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1370 1743 1470 1746 3 5 2,4 0,55 4,6 12 1380 1753 1480 1758 4 6 2,7 0,64 3,9 16,2 1450 1833 1560 1838 5 7 2,9 0,70 3,4 20,3 1530 1933 1660 1930 6 8 3,2 0,78 3,0 25,6 1620 2023 1750 2034 7 8,5 3,3 0,82 2,9 28,05 1670 2083 1810 2092 8 9 3,4 0,85 2,7 30,6 1710 2123 1850 2139 9 9,5 3,5 0,87 2,6 33,25 1780 2213 1940 2221 10 10 3,6 0,92 2,55 36 1860 2253 1980 2429 POMIARY DLA U=4[V],I=2,2[A] Lp. U[V] I[A] SYMBOL 68 \f "Symbol"P[W] Ep[%] P[W] Tcz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] Trz[K] Trz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] wTrz[K] SYMBOL 68 \f "Symbol"T 1 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1370 1743 1470 1746 2 2 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1380 1753 1480 1758 -8 3 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1390 1753 1480 1769 -8 4 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1410 1793 1520 1712 -48 5 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1370 1743 1470 1746 2 6 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1340 1713 1440 1712 32 7 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1360 1733 1460 1735 12 8 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1370 1743 1470 1746 2 9 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1370 1743 1470 1746 2 10 4 2,2 0,5 5,7 8,8 1360 1733 1460 1735 12 Wyznaczanie œredniego b³êdu kwadratowego i obliczanie b³êdu wzglêdnego temperatury dla pomiaru U=4[v],I=2,2[A]: OSAD Equation Ts=1745[K] OSAD Equation.2 \s \* mergeformat POMIARY DLA U=8[V],I=3,2[A] Lp. U[V] I[A] Tcz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] Ep[%] SYMBOL 68 \f "Symbol"P[W] P[W] Trz[K] Trz[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] wTrz[K] SYMBOL 68 \f "Symbol"T 1 8 3,2 1620 3,2 0,8 25,6 2023 1750 2034 15 2 8 3,2 1570 3,2 0,8 25,6 1973 1700 1976 65 3 8 3,2 1610 3,2 0,8 25,6 2013 1740 2020 25 4 8 3,2 1630 3,2 0.8 25,6 2033 1760 2045 5 5 8 3,2 1660 3,2 0,8 25,6 2063 1790 2080 -25 6 8 3,2 1680 3,2 0,8 25,6 2093 1820 2104 -55 7 8 3,2 1660 3,2 0,8 25,6 2063 1790 2080 -25 8 8 3,2 1640 3,2 0,8 25,6 2043 1770 2057 -5 9 8 3,2 1640 3,2 0,8 25,6 2043 1770 2057 -5 10 8 3,2 1630 3,2 0,8 25,6 2033 1760 2045 5 Wyznaczanie œredniego b³êdu kwadratowego i obliczanie b³êdu wzglêdnego temperatury dla U=8[V],I=3.2[A]: OSAD Equation OSAD Equation.2 \s \* mergeformatTs=2038[K] Metoda obliczania temperatury rzeczywistej na podstawie wzoru: OSAD Equation B³êdy przyrz¹dów : - woltomierz SYMBOL 68 \f "Symbol"U =(1,5*10[V])/100=0,15[V] - amperomierz SYMBOL 68 \f "Symbol"I = (0,5*7,5[A])/100=0,038[A] - pirometr SYMBOL 68 \f "Symbol"T = 10 [C] Moc P=U*I [W] B³¹d wzglêdny pomiaru mocy obliczamy z wzoru: OSAD Equation B³¹d bezwzglêdny obliczamy za pomoc¹ ró¿niczki zupe³nej dP = IdU+UdI (przyjmujemy najmniej korzystny uk³ad SYMBOL 68 \f "Symbol"P =SYMBOL 68 \f "Symbol"IU+SYMBOL 68 \f "Symbol"UI sumowania) B³¹d œredni kwadratowy : OSAD Equation gdzie: SYMBOL 100 \f "Symbol"T-œredni b³¹d kwadratowy Obliczanie b³êdu wzglêdnego temperatury:OSAD Equation gdzie:E-sredni b³¹d pojedynczego pomiaru SYMBOL 100 \f "Symbol"T-œredni b³¹d pojedynczego pomiaru T-œrednia temperatura pojedynczego pomiaru SYMBOL 68 \f "Symbol"Ti-b³¹d bezwzglêdny pozsczególnych pomiarów sr.T,Ti-œrednia oraz sk³adowa temperatury dla danego pomiaru OSAD Equation Przyk³adowe obliczenia: Tcz=1620[SYMBOL 176 \f "Symbol"C] U=8[V] I=3,2[A] SYMBOL 68 \f "Symbol"I=0,038[A] SYMBOL 68 \f "Symbol"U=0,15[V] SYMBOL 68 \f "Symbol"P=SYMBOL 68 \f "Symbol"IU+SYMBOL 68 \f "Symbol"UI=0,8[W] E=SYMBOL 68 \f "Symbol"P/P*100%=3,2% Trz=1750[SYMBOL 176 \f "Symbol"C]=2023[K] OSAD Equation.2 \s \* mergeformat 4.OCENA B£ÊDÓW I WNIOSKI. B³êdy, które s¹ dosyæ znaczne, wynikaj¹ z ma³ej klasy dok³adnoœci mierników. Oprócz tego doœwiadczenie nie by³o wykonywane w warunkach idealnych tzn. odbicia œwiat³a dziennego w obiektywie mog³y spowodowaæ b³êdne odczyty. Jednak jak mo¿emy odczytaæ z wykresu zale¿noœæ temp. od pobranej mocy jest bardziej stroma w pocz¹tkowej fazie doœwiadczenia, z czego mo¿emy wywnioskowaæ, ¿e temp. wzrasta szybko przy mniejszym poborze mocy. Natomiast w póŸniejszej fazie wzrost temp o nieznaczn¹ wartoœæ powoduje znaczny wzrost pobranej mocy. Tak wiêc ¿arówkê powinno siê wykorzystywaæ na poziomie "przegiêcia" wykresu, w poziomie optymalnego œwiecenia ¿arówki. ‹‚.ŒÆA–Žcz :áì –*´ €ƒ ä ÿÿÿ.1 &MathType€ú-úáú– ...
grzeszny_sen