Visa fråga/svar

 

Ljud-Ljus-Vågor [14368]

Fråga:
Temperaturmätning med en IR-pyrometer
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Vi mäter temperaturen med en IR-pyrometer på en Leslie kub som har en blank koppar yta, matt koppar yta, svart yta och en vit yta. Vi fyller kuben med kokande vatten och mäter temperaturen. Vi mäter även innertemperaturen med en vanlig termometer. Den svarta ytan och den vita ytan visar samma temperatur och följer inner temperaturen. Den matta kopparytan stiger långsamt men inte lika mycket som den svarta och vita ytan. Den blanka kopparytan visar konstant temperatur på ca 26 C. Kan du förklara varför det visar så här.
/Laila N, Mälardalens högskola, Eskilstuna

Svar:
Laila! Resultaten du fått är helt korrekta och förklarliga - man måste bara tolka resultaten korrekt.

En IR-pyrometer mäter inte temperaturen direkt utan den mäter värmestrålningen från ett objekt. Om man sedan antar att kroppen strålar som en svart kropp, så kan man räkna ut temperaturen, se temperaturstrålning . Pyrometern mäter alltså vad man kallar effektiv temperatur vilket inte behöver vara densamma som den verkliga temperaturen man mäter med en termometer.

Leslie-kuben är en vattenfylld kub, se bilden nedan. De fyra vertikala ytorna är belagda på olika sätt: svartmålad, vitmålad, matt yta, blank yta. Vattnet i kuben kan värmas med en bunsenbrännare, och temperaturen hos vattnet (och därmed även temperaturen hos sidoytorna) kan mätas med en termometer. Utstrålningen (värmestrålningen, den infraröda strålningen) från var och en av de fyra ytorna mäts med en pyrometer (se Pyrometer ).

Emmissionsförmågan för de olika sidorna kan vara:

   svart        100
   vit           97
   matt          20
   blank          7
Det är alltså, kanske lite förvånande, inte mycket skillnad mellan svart och vit - den stora skillnaden är mellan svart och blank. Eftersom emissionförmågan är mycket lägre för den blanka sidan blir den effektiva temperaturen mycket lägre, precis som du observerar. Men kom ihåg att detta inte är den verkliga temperaturen - den är lika för alla fyra ytorna! Emissionsförmågan är enligt Kirchhoffs strålningslag (fråga 9333 ) direkt relaterad till absorptionsförmågan - hög absorbtionsförmåga ger hög emissionsförmåga.

Kan man förstå den lilla skillnaden mellan vit yta och svart yta? För synligt ljus är det ju stor skillnad i absorptionsförmåga - svart absorberar naturligtvis ljus mycket mer, så emissionsförmågan borde vara stor. Men detta gäller synligt ljus som motsvarar en temperatur på 5000-6000 oC. Vid den aktuella temperaturen (0-100 oC) är det infraröd strålning som dominerar, och absorptionsförmågan för infrarött är uppenbarligen nästan lika för den svarta och den vita ytan. Därför blir även emissionsförmågan nästan densamma.



/Peter E

Nyckelord: temperaturstrålning [22]; Kirchhoffs strålningslag [4];

1 http://www.pasco.com/prodCatalog/TD/TD-8554_thermal-radiation-cube-leslies-cube/

*

 

 

Frågelådan innehåller 7286 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2018-08-13 14:09:29.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.