Пирометрические методы измерения температуры

Отчет о лабораторной работе №2Э:

Пирометрические методы измерения температуры

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2023г.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Ознакомление с принципом действия яркостного пирометра и практическое измерение яркостной температуры нагретого тела; применение закона Кирхгофа и формулы Планка для определения истинной температуры тела; экспериментальная проверка справедливости закона Стефана-Больцмана.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для того, чтобы тело начало излучать свет, необходимо сообщить ему дополнительную энергию. Наиболее простым способом возбуждения свечения является нагрев. Излучение тела, получающееся вследствие его нагревания, называется тепловым или температурным. Состав и интенсивность теплового излучения зависит от природы тела и от его температуры. Для многих непрозрачных тел (металлы, уголь) наибольшая энергия излучения при температуре 600-700°C приходится на инфракрасную и красную части спектра. Энергия более коротких волн (или больших частот) при этом мала, поэтому глаз человека не обнаруживает этого излучения. При дальнейшем нагревании доля энергии, приходящаяся на видимые лучи, возрастает, и свечение тела становится белым. Таким образом, повышение температуры не только увеличивает общее количество излучаемой энергии, но и изменяет соотношение между энергией лучей различных длин волн (частот).

Для характеристики излучения различных тел пользуются следующими величинами:

1. энергетической светимостью;

2. лучеиспускательной (излучательной) способностью.

Интегральной энергетической светимостью называют поток энергии световых волн всех частот, излучаемый в одну секунду единицей поверхности тела:

Здесь под   понимают элементарный поток энергии всех частот, излучаемый с поверхности тела   в единицу времени (мощность излучения).

Излучательной способностью называют поток энергий световых волн определенной длины, излучаемый в одну секунду единицей поверхности тела. Излучательная способность зависит от длины волны (частоты) излучения и температуры тела.

Выделить из спектра какое-либо монохроматическое излучение сложно, практически выделяют излучение в интервале частот от   до  , поэтому рассматривают спектральную плотность энергетической светимости которая определяется как:  , где   – энергия электромагнитного излучения, испускаемого за единицу времени с единицы площади поверхности тела в интервале частот от   до  .

Энергетическая светимость и излучательная способность связаны соотношением  

При излучении тело теряет энергию. Если эта потеря энергии будет компенсироваться путем поглощения тепла излучения окружающих тел, то излучение данного тела называют равновесным.