Прибор для демонстрации теплового излучения Советский патент 1982 года по МПК G09B23/06 

(54) ПгаВОР ДЛЯ ДЕМОНСТРАЦИИ ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к учебным яособи, ям по физике, в частности для демонстрации теплового излучения. Известны приборы по физике для демонстрации процессов, при которых происходит переда 1а теплоты 1. Однако эти приборы не позволяют оперативно демонстрировать рассматриваемые явления. Наиболее близким к предлагаемому является прибор для демонстрации тепловото излучения, содержащий электронагреватель, внутри которого расположен керамический жаростойкий излучатель. Электронагреватель вьшолнен из оксидированной проволоки жаро прочного сплава, навитой на полый цилиндр из жароупорного даэлектрика 2. Недостатком прибора является значительная затрата учебного времени на подготовку его к демонстрации: помещение излучателя в нагреватель, вьвдерживание его в нагревателе, извлечение из нагревателя. Демонстрация теплового излучения проводится -в течение ограниченного временя, пока излучатель не о тьгает, что снижает демонстрационные возможности прибора. Кроме того, вследствие значительного нагрева деталей прибора, последний небезопасен в обращении. Целью изобретения является повышение наглядности демонстращш и удобства пользования прибором. Указанная цель достигается тем, что в приборе для демонстрации теплового излучения, содержащем электронагревательную спираль, установленную на сердечнике, керамический жаростойкий излучатель и индикатор теплового излучания, излучатель содержит вертикально расположенную диафрагму с отверстиями и пластины, «меющие различную теплопроводность, и установленные в отверстиях диафрагмы, а сердечник элеектронагревателя выполнен в Виде пластины, установленной параллельно диафрагме излучателя, при этом индикатор теплового изд чения установлен перед диафрагмой, а нагреватель за ней. Кроме того, прибор имеет подвижный экран из жаропрочного теплоизоляционного ма39териала, установленный между электронагревательной спнралью и диафрагмой. На чертеже изображен прибор, общий вид. На основании 1 установлены параллельно друг другу пластина 2 с электронагревательной сннралью, экран 3 из жаропрочного теплоизоляционного материала, подвижно закреп ленный на кронштейне 4, диафрагма 5 с отверстиями 6, в которых установлены пластинки 7 из различных материалов. Напротив диафрагмы 6 установлен индикатор теплового излучения 8, например тепловизор. Прибор работает следующим образом. Перед демонстрацией процесса производится наводка и фокусировка индикатора на поверхность пластин 7, экран 3 устанавливается в нижнее положение между электронагревательной спиралью на пластине 2 и диафрагмой 6. Включается в сеть электронагревательная спираль, тепловой поток полностью перекрывается, все пластинки 7 имеют одинаковую температуру, равную температуре окружающей среды, В этом случае диафрагма 5 на регистрирующем устройстве индикатора изображается в виде поверхности, имеющей одинаковую окраску на всей площади. Для демонстрации теплового излучения и его свойства, экран 3 перемещают в верхнее положение на кронштейне 4. В результате этого тепловой поток, электромагнитная энергия от электронагревательной спирали 2 .попадает на поверхности пластинок 7 диафрагмы 5. Поскольку пластинки 7 расположены на одинаковом удалении от электронагревательной спирали, имеют одинаковые размеры и чистоту обработки поверхностей, то ск рость их нагрева (лучепоглотительная способность) определяется теплофизическими свойствами материалов пластинок, в йсиовном коэффициентом теплопроводности, который имеет различные численные значения для разных материалов. Например, для меди 0,92 кал/см, град., для алюминия 0,50, для латуни 0,26 и т.д. Поэтому на регистрирующем устройстве индикатора 8 по мере прогрева материала пластинок выделяется в первую очередь в виде светного участка на более тепловом фоне диафрагмы 6 изображение той пластинки, лучеиспускательная способность материала которой выще, а затем и остальных пластинок. После того, как материалы всех пластинок нагреются, интенсивность их изображений на регистрирующем устрон стве cf лвнивается. Экран 3 опускается в исходное положение и этим перекрывается тепловой поток от электронагревательной спирали. В этом случае пластинки 7 начинают только излучать тепловые лучи и охлаждаться. По мере их охлаждения изображение тепловых полей от пластинок на регистрирующем устройстве индикатора теряют контрастность. Когда температура материала пластинок 7 сравнивается с температурой материала диафрагмы 5, их изображения исчезают полностью. При этом процесс охлаждения за счет лз еиспускания происходит в том же порядке, что и при нагреве. Стачала охлаждается медь, затем алюминий и т.д. В той же последовательности исчезает на регистрирующем устройстве индикатора изображение пластинок 7. Прибор обеспечивает высокую наглядность демонстрируемого явления, безопасен и удобен в эксплуатации. Формула изобретения 1.Прибор для демонстрации теплового излучения, , содержащий электронагревательную спираль, установленную на сердечнике из жаропрочного даэлектрика, керамический жаростойкий излучатель и индикатор теплового излуч&ния, отличающийся тем, что, с целью повышения наглядности демонстрации излучения и удобства пользования, излучатель содержит, вертикально расположенную диафрагму с отверстиями и пластины, имеющие различную теплопроводность и установленные в отверстиях диафрагмы, а сердечник вьшолнен в виде пластины, установленной параллельно диафрагме излучателя, при этом индикатор теплового излучения установлен перед диафрагмой, а нагреватель за ней. 2.Прибор по п. I. о т л и ч а ю щ и йс я тем, что имеет подвижный экран из жаропрочного теплоизоляционного материала, установленный между электронагревательной спиралью и диафрагмой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Г. Элементарный учебник физики. Под . акад. Г. С. Ландсберга. М., Физикоматематическая литература, 1961, т. 1, с. 347-349. 2. Авторское свидетельство СССР N 292187, кл. G 09 В 23/06, 1971 (прототип).