4. Порядок выполнения работы

1. Записать данные установки, условия опыта.

2. Убедиться в том, что все приборы включены. Повернуть регулятор напряжения блока питания против часовой стрелки до упора. Включить стенд тумблером 3. Включить Источник питания (4), мультиметр (12) и измеритель температуры (1).

3. Определить (задает преподаватель) значения напряжений, при которых проводятся измерения. Рекомендуемые значения напряжений, устанавливаемые на блоке питания: 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0 В.

4. Переключить тумблер (5) в положение U_Н. Установить первое значение напряжения на нити, следя за показаниями вольтметра. Произвести отсчет напряжения на нити U_Н1.

5. Переключить тумблер (5) в положение U_Н. Произвести отсчет напряжения на образцовом сопротивлении U_O1.

7. Определить температуру стенки трубки t_С по показаниям измерителя температур (2).

8. Пункты 4 и 5 повторить для следующих значений напряжений, устанавливаемых на нити.

9. Убрать напряжение на нити. Выключить приборы и стенд.

5. Данные установки и таблица результатов измерений

Диаметр вольфрамовой проволоки	d1 = 0,11 мм,
Внутренний диаметр трубки	d2 = 9 мм,
Образцовое сопротивление	RO = 0,1 О,м
Сопротивление нити при 0 С	RO = … Ом при t = …C,
Длина нити	l = 550 мм .

Температурный коэффициент сопротивления вольфрама k_t = (3,9 – 4,5)10^-3, 1/ К. Точное значение k_t определяется из опыта для известного значения λ при данной температуре.

Таблица измеренных величин

№ п/п	tС,С	tН,К	UН,В	UО,мВ	I, А	Р,Вт
1
2
3
4

6. Контрольные вопросы

1. Какие приняты упрощения для определения dQ в уравнении (1)?

2. В каких единицах измерения получена мощность теплового потока в уравнении (2)?

3. Что изменится при определении λ воздуха в данной работе, если в уравнении 1 внести внутренние источники тепла q_υ от нагреваемой нити?

7. Выводы по работе

Выводы по работе студент делает самостоятельно по результатам лабораторных испытаний и с учетом теоретических знаний.

Исследование теплообмена излучением

1. Цель работы

Цель работы – экспериментальное определение интегрального коэффициента излучения ε тонкой вольфрамовой проволоки в интеграле температур от 100 до 800 ^оС.

2. Теоретические основы работы

Расчетные выражения данной работы базируются на законе Стефана – Больцмана для излучения серых тел. В основу экспериментального исследования положен калориметрический метод, в котором зола результирующего потока излучения с поверхности вольфрамовой проволоки используется следующее соотношение:

(1)

где ε₁ – интегральный коэффициент теплового излучения вольфрамовой нити; с_о– излучательная способность абсолютно черного тела. Поскольку площадь поверхности вольфрамовой проволоки мала по сравнению с площадью поверхности оболочки(F₁ << F₂), формула содержит только искомое значение ε₁. Предполагается, что тела серые и поэтому ε₁ = А₁. Для определения ε₁ необходимо измерить температуру проволоки Т₁ и температуру стенки внутренней стеклянной трубки Т₂ (в шкале Кельвина) и определить плотность потока излучения с поверхности проволоки.

(2)

где ; d – диаметр вольфрамовой проволоки; l – длина проволоки.

Температура вольфрамовой проволоки определяется по формуле:

(3)

где R_ОН – сопротивление вольфрамовой проволоки при t₁ = 0 С;

– сопротивление проволоки при данной температуре, где

k_t – температурный коэффициент сопротивления вольфрама.

При отсутствии данных для R_ОН (сопротивление нити при t_н =0 ^оС); используются данные для R_НК при комнатной температуре t_К (измеряется R_НК мультиметром при отключенном нагревателе). При этом формула (3) для расчета температуры вольфрамовой проволоки приобретает вид

(4)

3. Схема экспериментальной установки и методика измерений

Схема экспериментальной установки приведена на рис.1. На передней панели находится двухканальный измеритель температуры (2) типа 2ТРМО, подключенный к хромель – копелевой термопаре, универсальный вольтметр (2) типа МY –67 с автоматическим переключением пределов измерений, тумблер электропитания установки (3), разъемы (V) для подключения вольтметра (2), тумблер (5) для переключения вольтметра на измерение падения напряжения на образцовом сопротивлении (U₀) и напряжения на вольфрамовой проволоке (U_Н).

На рис. 2 приведена принципиальная схема рабочего участка, электрическая схема питания и измерений. Нагреваемая вольфрамовая проволока – нить 7 находится в цилиндрическом стеклянном баллоне (8) с двойными стенками, между которыми находится вода. Внутренняя трубка вакуумирована до 10^-5 мм рт.ст. Температура стенки этой трубки Т₂ считается равной температуре воды циркулирующей между двойными стенками и постоянной в течение опыта. Она определяется хромель-копелевой термопарой (9), соединенной с измерителем температуры (2). Баллон с нитью укреплен в модуле (6), который находится на лабораторном стенде. Электропитание к вольфрамовой проволоке подводится от источника питания (4). Последовательно с вольфрамовой проволокой включено образцовое сопротивление (R_O) для определения величины электрического тока в цепи по измеренному значению падения напряжения на R_О. Для измерения напряжения на вольфрамовой проволоке U_R и напряжения на образцовом сопротивлении U_O к разъемам V подключается мультиметр (1).