1. A hőmérsékleti sugárzás vizsgálata



Hasonló dokumentumok
Modern Fizika Labor. Fizika BSc. Értékelés: A mérés dátuma: A mérés száma és címe: 1. mérés: Hımérsékleti sugárzás április 15.

EGÉSZTESTSZÁMLÁLÁS. Mérésleírás Nukleáris környezetvédelem gyakorlat környezetmérnök hallgatók számára

Zátonyi Sándor DÍJAZOTT KÍSÉRLETEIM

3. Konzultáció: Kondenzátorok, tekercsek, RC és RL tagok, bekapcsolási jelenségek (még nagyon Béta-verzió)

Bevezetés és gyakorlati tanácsok Az első lépés minden tudomány elsajátítása felé az, hogy megértjük az alapjait, és megbízható tudást szerzünk

Modern fizika laboratórium Egyetemi tananyag

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK TOMPA TESTEK ELLENÁLLÁSTÉNYEZŐJÉNEK VIZSGÁLATA MÉRÉSI SEGÉDLET. 2013/14. 1.

11. Analóg/digitális (ADC) és Digital/analóg (DAC) átalakítók

Fizikaverseny, Döntő, Elméleti forduló február 8.

19. Az elektron fajlagos töltése

Dekonvolúció, Spike dekonvolúció. Konvolúciós föld model

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 18. Granuláris anyagok

Villamos áram élettani hatása


A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

Hőmérsékleti sugárzás

1. BEVEZETÉS. - a műtrágyák jellemzői - a gép konstrukciója; - a gép szakszerű beállítása és üzemeltetése.



Analízisfeladat-gyűjtemény IV.

Írta: Kovács Csaba december 11. csütörtök, 20:51 - Módosítás: február 14. vasárnap, 15:44

Az elektronikai technológia újdonságai

Integrált áramkörök termikus szimulációja

Modern Fizika Laboratórium Fizika BSc 1. Hőmérsékleti sugárzás

4. sz. Füzet. A hibafa számszerű kiértékelése 2002.

A felmérési egység kódja:

BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék VARJU EVELIN

A hang terjedés számítása és szemléltetése Irányhallás számítása a vízszintes síkban Műfejbe épített mikrofonokkal

Matematikai programozás gyakorlatok

Látlelet az erdélyi magyarság demográfiai helyzetéről

RÉSZLETES MÓDSZERTANI ÚTMUTATÓ épületek energetikai jellemzőinek tanúsításához

b) Adjunk meg 1-1 olyan ellenálláspárt, amely párhuzamos ill. soros kapcsolásnál minden szempontból helyettesíti az eredeti kapcsolást!

Determinisztikus folyamatok. Kun Ferenc

Mérési útmutató. A/D konverteres mérés. // Első lépésként tanulmányozzuk a digitális jelfeldolgozás előnyeit és határait.

Rejtett részcsoportok és kvantum-számítógépek

2. előadás: További gömbi fogalmak

A 2015/2016. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny döntő forduló FIZIKA II. KATEGÓRIA. Javítási-értékelési útmutató FELADATOK

Pontszerű test, pontrendszer és merev test egyensúlya és mozgása (Vázlat)

8.4. Elektronikusan irányított dízelbefecskendező rendszerek (Negyedik rész Bosch VE EDC rendszer III.)

Tanulói munkafüzet. FIZIKA 10. évfolyam 2015.

Dombóvár Város Önkormányzatának évi Éves ellenőrzési jelentése

Minimális fluidizációs gázsebesség mérése

AUTÓSZERELŐ AUTÓELEKTRONIKAI MŰSZERÉSZ

TV IV.-V. sávi adóantennarendszer

NEMAUTOMATIKUS MŰKÖDÉSŰ I PONTOSSÁGI OSZTÁLYÚ MÉRLEGEK HE

1.1. Gyökök és hatványozás Hatványozás Gyökök Azonosságok Egyenlőtlenségek... 3

8. Mikroszkóp vizsgálata Lencse görbületi sugarának mérése Folyadék törésmutatójának mérése jegyzőkönyv

Ter vezési segédlet SD ÖNTÖTTVAS TAGOS ÁLLÓKAZÁNOK, HŐKÖZPONTOK

Fizika I, Villamosságtan Vizsga fé, jan. 12. Név:. EHA Kód:

Esetelemzések az SPSS használatával

MEDDŐHÁNYÓK ÉS ZAGYTÁROZÓK KIHORDÁSI

2014. évi 3. szám január 31. TARTALOMJEGYZÉK

Szennyezőanyag-tartalom mélységbeli függése erőművi salakhányókon

COLAS Hungária szakmai nap május 2. Aktualitások a geotechnikában. dr. Szepesházi Róbert Széchenyi István Egyetem, Gyır

Lövői Közös Önkormányzati Hivatal év beszámolója

Kétfokozatú hőtároló anyag termikus tulajdonságai fázisváltó anyag víz hőcserélőben. Zárójelentés

Regressziószámítás alkalmazása kistérségi adatokon

Speciális ingatlanok értékelése

Gyakorló feladatok a Közönséges dierenciálegyenletek kurzushoz

Gyakorló feladatok - 2.

Épületgépész technikus Épületgépész technikus Energiahasznosító berendezés szerelője

Slovenská komisia Fyzikálnej olympiády 49. ročník Fyzikálnej olympiády v školskom roku 2007/2008

LELTÁROZÁSI SZABÁLYZAT 2016

J e g y z ő k ö n y v

Surgeflex 40 Hordozható, multifunkciós feszültségvizsgáló-, és hibahely-behatároló rendszer

Bepárlás. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

SZENT ISTVÁN EGYETEM TÁVÉRZÉKELÉSI MÓDSZEREK A KÖRNYEZETGAZDÁLKODÁSBAN DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS. Kristóf Dániel

NYUGAT-MAGYARORSZÁGI EGYETEM Faipari Mérnöki Kar. Mőszaki Mechanika és Tartószerkezetek Intézet. Dr. Hajdu Endre egyetemi docens MECHANIKA I.

H A T Á R O Z A T ot.

MŰVELETI ERŐSÍTŐS KAPCSOLÁSOK MÉRÉSE (DR. Kovács Ernő jegyzete alapján)

PÁRTOK VAGY VÁLASZTÓK?

A beszerzési logisztikai folyamat tervezésének és működtetésének stratégiái II.

7/2006. (V. 24.) TNM rendelet az épületek energetikai jellemzőinek meghatározásáról

A civilek szerepe a barnamezős területeken. Adalékok a miskolci revitalizációs stratégia kialakításához

A 21. sorszámú Távközlési technikus megnevezésű szakképesítés szakmai és vizsgakövetelménye 1. AZ ORSZÁGOS KÉPZÉSI JEGYZÉKBEN SZEREPLŐ ADATOK

Jel- és adatfeldolgozás a sportinformatikában

DT7001. Gyújtószikramentes nyomáskülönbség távadó. Kezelési útmutató

8. Energiatermelő rendszerek üzeme

Gravitáció mint entropikus erő

Minden jog fenntartva, beleértve bárminemű sokszorosítás, másolás és közlés jogát is.

Iskolakultúra 2015/10 Milyen magasak és milyen nehezek vagyunk? Van-e a kapcsolat az emberek magassága és testtömege között?

4. Gyakorlat, Hőtan. -ra emelkedik, ha a réz lineáris hőtágulási együtthatója 1,67. értékkel nőtt. Határozza meg, milyen anyagból van a rúd.

Méréssel kapcsolt 3. számpélda

Víztechnológiai mérőgyakorlat 1-2. Oxigénbeviteli kapacitás mérése. Jegyzőkönyv

TERMOELEM-HİMÉRİK (Elméleti összefoglaló)

DT320 x. Túlfeszültségvédő, 4 20 ma áramhurokhoz. Kezelési útmutató

Kutatási összefoglaló a SZAKISKOLA 2014 adatfelvétel fejér megyei eredményeiről március 20.

Az Egyszerű kvalitatív kísérletek és az egész órás mérési gyakorlatok időzítése, szervezési kérdései!

A JÖVİ NEMZEDÉKEK ORSZÁGGYŐLÉSI BIZTOSÁNAK ÁLLÁSFOGLALÁSA

Budapesti Corvinus Egyetem Közgazdaságtudományi Kar Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar

Kézikönyv a belső egységeken átnyúló folyamatok szabályozására

MATEMATIKA PRÓBAÉRETTSÉGI MEGOLDÓKULCS EMELT SZINT

JÁRMŰVEK FEDÉLZETÉN MEGKÖTÖTT SZÉNDIOXID LEHETŐSÉGÉNEK GAZDASÁGI ÉS KÖRNYEZETVÉDELMI ELEMZÉSE

5. Mérés Transzformátorok

AZ ÖNEMÉSZTÉS, SEJTPUSZTULÁS ÉS MEGÚJULÁS MOLEKULÁRIS SEJTBIOLÓGIÁJA

A KÖLTSÉGVETÉS ÉS AZ INFLÁCIÓ EURÓPAI ÖSSZEHASONLÍTÓ ELEMZÉSE ( )

Segédlet Egyfokozatú fogaskerék-áthajtómű méretezéséhez

HITELESÍTÉSI ELŐÍRÁS ÜZEMANYAGMÉRŐK CSEPPFOLYÓS PROPÁN-BUTÁN (LPG) MÉRÉSÉRE HE 3/2-2006

SMD Kiforrasztó Állomás. Hőmérséklet kontroll, Digitális kijelző, Antisztatikus kivitel SP-HA800D

Mérési sorozatok tanulságai

Átírás:

1. A hőmérsékleti sugárzás vizsgálata PÁPICS PÉTER ISTVÁN csillagász, 3. évfolyam Mérőpár: Balázs Miklós, Molnár László, Plachy Emese 2006.03.29. Beadva: 2006.05.18. Értékelés:

A MÉRÉS LEÍRÁSA A mérés célja hogy egy jó közelítéssel fekete testnek tekinthető kályhanyílás hőmérsékleti sugárzását mérjük, és a felvett adatokból meghatározzuk a Stefan-Boltzmann állandót. A mérés során megismertük a számítógépes mérésvezérlés alapvető elemeit. A Planck-formula integrálásából adódik a Stefan-Boltzmann törvény, mely a T hőmérsékletű fekete test egységnyi felülete által kisugárzott teljesítményt határozza meg: 4 P = σt (1) Szigma arányossági tényező meghatározásához három hőmérsékleten (melyet platina ellenállás hőmérővel állítottunk be) végeztünk hőmérséklet-méréseket vas-constantán és rézconstantán termoelemek segítségével, melyek a vékony ezüst vagy réz sugárdetektor lap hőmérsékletét mérik. Tehát a szondák réz-réz vagy ezüst-vas párosításban vannak. A korrekt méréshez hővezetési tagokat is figyelembe kéne venni, így szigma meghatározására a következő képlet adódna: σ = 4 4 ( T ) F T S 1 mc dt dt + a 0 ( T T ) + a ( T T ) 0 l l (2) Azonban a mérés körülményei miatt nem látom szükségesnek az ilyen szinten pontos számolást, ugyanis a mérés során felmerülő hibalehetőségek túlságosan nagyok! T 0 dugóhőmérséklet természetesen nem konstans az alatt a pár másodperc alatt sem, amíg a szonda a kályhában van, míg hasonló a helyzet T l levegő-hőmérséklettel is. Így valószínűleg nem vétünk nagy hibát azzal, ha egy egyszerűbb kifejezéssel számolunk, mely nem tartalmazza a hővezetési tagokat: σ = 4 4 ( T ) F T S 1 dt mc dt (3) Itt c a sugárdetektor lap fajhője, m a lap tömege és F a lapka felülete. Ezek külön-külön a rézre és az ezüstre a következők: c m F c m F ezüst ezüst ezüst réz réz réz J = 234,5 kg K = 0,97g = 1cm J = 385,2 kg K 2 = 2,467g = 1,97cm 2 (4) (5) 2

A MÉRÉS ELSŐ LÉPÉSEI Mivel a mérőprogram csak 12 bites digitális jelekkel kommunikál, kalibrálnunk kellett a mérőberendezéseket, hogy az általunk használni kívánt mértékegységekre átválthassunk. Először az A/D konverter és az előerősítő kalibrálását végeztük el. 1-2. ábra: az A/D konverter és az előerősítő kalibrálása A digit-érték és a feszültség közti összefüggés: U D/A = (0,0004897±0,0000001) D (1,0023±0,0003) (6) Az előerősítő kalibrációs egyenlete: U be = (0,001973±0,000002) U ki + (0,000771±0,000006) (7) Kalibrálni kellett a platina-ellenállás hőmérőt (mely a kályha hőmérsékletét mérte), melyet a kiadott táblázat alapján oldottunk meg: 3. ábra: a Platina hőmérő ellenálláshőmérséklet görbéje T( C)=0,00132852 R 2 +2,25059 R 236,973 (8) A hőmérőt stabilan 3 ma-es árammal működtetjük, kiszámítva a várt hőmérséklethez tartozó ellenállást, a (6)-os összefüggés segítségével elindíthatjuk a mérőprogramot. T=380 C T=410 C T=440 C R=240,15 Ω R=250,50 Ω R=260,75 Ω 3

A MÉRÉS TOVÁBBI LEÍRÁSA A kályhahőmérsékletet a (6)-os összefüggésből számolhatjuk ki pontosan. Mivel a hőmérsékletet egy szabályozó állítja, és annak egy kis holtjátéka van, lemértük az elméletileg konstans beállított hőmérsékletek mellett fennálló maximális és minimális digit értéket, hogy ebből meghatározzuk a valódi átlaghőmérsékletet. Később már ezekkel a valódi hőmérsékletekkel számoltam. Beállított érték Digit U (A/D) R Valódi T S Átlag T S ( C) T S (K) 380 C 3518,9 0,7209 240,30 380,56 3494,2 0,7088 236,27 368,94 374,75 647,90 410 C 3557,3 0,7397 246,57 398,72 3581,9 0,7518 250,59 410,41 404,57 677,72 440 C 3642,5 0,7814 260,48 439,39 3618,0 0,7694 256,48 427,65 433,52 706,67 A platinához hasonlóan a termopárokra is illesztést kellett csinálni, mégpedig a hőmérséklet és a feszültség közötti kapcsolat megteremtése érdekében. Ezüst-vas szonda: 4-5. ábra: a vas és réz termopárok hőmérséklet-feszültség görbéi dt( C)= 100861 U 2 +19490,8 U+0,211111 (9) Réz-réz szonda: dt( C)= 599841 U 2 +25791,3 U+0,00610643 (10) Következő lépésben meg kell határozni a dt/dt függvényt mind a hat adatsorra. A mért melegedési görbére negyedfokú polinomot illesztünk, majd az illesztett függvényt deriváljuk. A következő oldalakon ezeket az ábrákat mutatom be, de előtte táblázatosan összefoglalom a nyert eredményeket. Az illesztéseket és számolásokat excel-ben végeztem. A (6)-os és (7)-es 4

egyenletek egybevetésével kaptam meg az összefüggést a digit és a hőmérséklettel arányos feszültség között, így a digitet feszültségre átváltva, abból az illesztéseket felhasználva adódott a dt, ahonnan már ekvivalens a számítás. Példaként közlöm az excel táblázatom egy szelvényét is. EREDMÉNYEK a Stefan-Boltzmann állandóra: C szigma szórás Réz 380 1,171E-07 7,20E-09 6,15% 410 1,282E-07 8,28E-09 6,46% 440 1,203E-07 1,00E-08 8,31% átlag 1,219E-07 8,49E-09 6,97% Ezüst 380 5,465E-08 6,74E-09 12,34% 410 5,265E-08 5,95E-09 11,29% 440 5,141E-08 4,56E-09 8,86% átlag 5,291E-08 5,75E-09 10,83% Átlag 8,738E-08 7,12E-09 8,90% Tehát a rézlappal szerelt mérőlapka kicsit rosszabb eredményt produkált, a vele végzett mérésekből számolt Stefan-Boltzmann konstans: σ = 8 2 4 ( 12,2 ± 0,8) 10 Wm K Míg az ezüstlapkával nagyon jó eredményt sikerült mérni: σ = 8 2 4 ( 5,3 ± 0,6) 10 Wm K Az irodalmi adat utóbbi hibahatárán belül van: σ = 5,67 10 8 Wm 2 K 4 Az eltérés az anyagok tisztaságából is következhet, de lehet, hogy a rézlapka adatai nem pontosak, ugyanis azokat a jegyzetben nem találtam meg, régebbi jegyzőkönyvben akadtam nyomára. A hibának, ahogy azt fel is tüntettem, az egyes pontokból számolt eredmények szórását vettem. Példa az excel-file szerkezetése: t(sec) D U (A/D) U (be) dt T ( C) T(K) Derivált sigma 10,525 3437 0,68079 0,0021142 40,96803 64,9680 338,12 5,88 5,661E-08 10,550 3444 0,68422 0,0021209 41,09696 65,0969 338,25 5,91 5,692E-08 10,575 3451 0,68765 0,0021277 41,22589 65,2258 338,38 5,94 5,722E-08 10,600 3458 0,69108 0,0021345 41,35480 65,3548 338,50 5,98 5,754E-08 10,625 3465 0,69451 0,0021412 41,48370 65,4837 338,63 6,01 5,786E-08 10,650 3472 0,69793 0,0021480 41,61260 65,6126 338,76 6,04 5,819E-08 10,675 3479 0,70136 0,0021548 41,74149 65,7414 338,89 6,08 5,852E-08 10,700 3486 0,70479 0,0021615 41,87036 65,8703 339,02 6,11 5,886E-08 A következő oldalakon a felvett görbék és a negyedrendű polinomok illesztései és egyenletei láthatóak: 5

RÉZ 380 C 6

RÉZ 410 C 7

RÉZ 440 C 8

EZÜST 380 C 9

EZÜST 410 C 10

EZÜST 440 C 11