Експериментальна частина. В роботі використовується яскравісний оптичний пірометр

Яскравісна температура. Яскравісна температура тіла ­­­– це температура АЧТ, при якій, його випромінювальна здатність дорівнює випромінювальній здатності тіла . Порівнювання проводиться яскравісним пірометром із зникаючою ниткою. Принципова схема такого пірометра представлена на малюнку, де S – лампа розжарення, Об – об'єктив, Ок – окуляр, G – гальванометр, Лп – лампа пірометра, R – реостат, – джерело живлення пірометра, Ф – світлофільтр, Ат – автотрансформатор, V – вольтметр, А – амперметр.

Нитка лампочки пірометра лежить у площині до осі приладу. В цю ж площину через світлофільтр із =660 нм фокусується дійсне зображення вольфрамової спіралі лампи. Змінюючи реостатом R напругу, яка живить лампочку пірометра, доводять її яскравість до яскравості вольфрамової нитки лампи розжарення і в цю мить зображення нитки зникає на фоні поверхні вольфраму. У момент "зникнення" нитки робиться відлік по шкалі вимірювального приладу. Спостереження й наведення різкості зображення проводяться за допомогою окуляра Ок.

Шкала пірометра відградуйована у градусах Цельсія і має два рівні. Шкала 800-1400 відповідає роботі приладу без димчастого фільтра, а 1200-2000 – при введеному димчастому фільтрі. Переміщення движка реостата R здійснюється обертанням барабана на пірометрі.

Істинне значення температури обчислюється за формулою

, (5)

де k ­­­­– стала Больцмана, ­­­­– поглинальна здатність тіла – температтура за шкалою пірометра. З формули видно, що при істинна температура . Значення можна знайти з таблиць. Наприклад, для вольфраму при Т=3000 К і =660 нм =0.46. Обчислення за формулою (5) дає =2850 К.

Для практичної роботи, вважаючи, що , із (5) можна одержати вираз для

. (6)

Тепер перерахунок яскравісної температури у температуру тіла для яскравісного пірометра проводиться за формулою

. (7)

Для кожного з пірометрів величина знаходиться знаходиться за методом найменших квадратів і указується на лабораторному стенді.

Яскравість лампочки S задається за допомогою автотрансформатора. Її потужність Р, яка при високій температурі майже цілком витрачається на випромінювання, визначається, поданою на неї напругою U та силою струму І, що протікає в ній.

Р=UI. (8)

Потужність теплового випромінювання вольфрамової спіралі можна записати у вигляді

. (9)

В (9) S – площа поверхні вольфрамової спіралі, – кімнатна температура, яка значно менша температури спіралі.

Прирівнюючи (8) та (9), одержимо вираз для визначення сталої Стефана-Больцмана

. (10)