Технический анализ торгов

Нагріті тіла випромінюють енергію у вигляді електромагнітних хвиль різної довжини. Коли ми говоримо, що тіло «розпечене до червоного», це означає, що його температура досить висока, щоб теплове випромінювання відбувалося у видимій, світловий частини спектра. На атомарному рівні випромінювання стає наслідком випускання фотонів збудженими атомами. Закон, що описує залежність енергії теплового випромінювання від температури, був отриманий на основі аналізу експериментальних даних австрійським фізиком Йозефом Стефаном і теоретично обгрунтований також австрійцем Людвігом Больцманом.

Щоб зрозуміти, як діє цей закон, уявіть собі атом, випромінюючий світло в надрах Сонця. Світло тут же поглинається іншим атомом, випромінюється їм повторно - і таким чином передається по ланцюжку від атома до атома, завдяки чому вся система знаходиться в стані енергетичної рівноваги. В рівноважному стані світло строго певної частоти поглинається одним атомом в одному місці одночасно з випусканням світла тієї ж частоти іншим атомом в іншому місці. В результаті інтенсивність світла кожної довжини хвилі спектра залишається незмінною.

Температура всередині Сонця падає у міру віддалення від його центру. Тому, по мірі руху у напрямку до поверхні, спектр світлового випромінювання виявляється відповідним вищим температур, ніж температура навколишнього середовища. В результаті, при повторному випромінюванні, відповідно до закону Стефана-Больцмана, воно відбуватиметься на більш низьких енергіях і частотах, але при цьому, в силу закону збереження енергії, випромінюватиметься більше число фотонів. Таким чином, до моменту досягнення ним поверхні спектральний розподіл буде відповідати температурі поверхні Сонця (близько 5800 К), а не температурі в центрі Сонця (близько 15 000 000 К).

Енергія, що надійшла до поверхні Сонця (або до поверхні будь-якого гарячого об'єкта), покидає його у вигляді випромінювання. Закон Стефана-Больцмана якраз і говорить нам, яка енергія випромінювання.

Закон Стефана-Больцмана дає залежність енергії випромінювання з одиниці площі поверхні в одиницю часу від ефективної температури тіла, що випромінює. Загальна енергія теплового випромінювання визначається як:

де W — потужність на одиницю площі поверхні випромінювання, а

Вт/(м²·К⁴) — стала Стефана—Больцмана.

В даній роботі потрібно дослідити залежність потужності випромінювання нитки лампи розжарювання від температури і перевірити, чи підпорядковується випромінювання нагрітої металічної нитки закону Стефана-Больцмана.

Практично вся електрична енергія , яка підводиться до нитки лампи, перетворюється в енергію електромагнітного випромінювання, то потужність W випромінювання можна прийняти такою, що дорівнює споживаній електричній потужності :

Отже, для визначення потужності випромінювання нитки лампи необхідно виміряти напругу и на лампі і силу струму І, що споживається.

При зміні напруги на лампі змінюється і сила струму. Збільшення сили струму приводить до підвищення температури нитки лампи і до збільшення потужності випромінювання. Температуру нитки лампи, яка відповідає кожному значенню сили струму, можна визначити, використавши температурну залежність опору R_t провідника від температури t:

де R₀ - опір нитки лампи при 0 °С,

R_t - опір нитки лампи при температурі t °С,

- теяйературний коефіцієнт електричного опору провідника. Нитка лампи зроблена із вольфраму. Температурний коефіцієнт електричного опору вольфраму в інтервалі значень температури від 0 до 30°С дорівнює =4.5·10^-3 1/К. При температурі видимого свічення нитки температурний коефіцієнт електричного опору вольфраму дорівнює наближено =5·10^-31/К.

Із формули залежності електричного опору від температури можна виразити температуру нитки:

Легко знайти і абсолютну температуру Т:

Величину визначимо із закону Ома:

Величину R₀ можна обчислити, знаючи при кімнатній температурі її:

 

ХІД РОБОТИ

1. 1. Виміряйте електричний опір R_t1 нитки розжарювання при кімнатній температурі її за допомогою вимірювального моста. Обчисліть електричний опір Rо нитки лампи при температурі 0°С.

2. Підключіть лампу до джерела струму. Ввімкніть послідовно з нею амперметр і паралельно вольтметр (рис. 1)

 

Рисунок 1

3. Обчисліть потужність W випромінювання лампи за формулою

4. Обчисліть електричний опір R_t нитки лампи розжарювання при різних значеннях сили струму

5. Обчисліть абсолютні температури Т нитки лампи:

6. Обчисліть відношення для кожної пари значень Т і W. Результати всіх вимірювань і обчислень запишіть у таблицю.

	C		U, В	І, А	, Ом	Т, К	,	W,Вт		Δ%

 

7. Знайдіть середнє значення, відношення W/Г, і обчисліть у відсотках відхилення Д величини ''Л'ТТ* від середнього значення

8. Зробіть висновок про те, чи відбувається випроміт.'зання енергії нагрітої ниткою у відповідності до закону Стефана-Больцмана.

 

ЗМІСТ ЗВІТУ

1 Мета роботи

2 Обладнання

3 Таблиця вимірів

4 Розрахунки

5. Висновки

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ЗАХИСТУ:

 

1. Що таке теплове випромінювання?

2. Які характеристики температурного випромінювання ви знаєте?

3. Сформулюйте закон Кірхгофа для температурного випромінювання.

4. Сформулюйте закон Стефана-Больцмана та закон Зіна.

5. Як виміряти високі і температури і температури віддалених тіл?

 

Технический анализ торгов