CN104680897A - 定性观察光热转换的装置 - Google Patents
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Abstract
定性观察光热转换的装置涉及物理基础研究领域，为验证热的物体发射的电磁波能否将物体加热到与发光体相同的温度，采用的技术方案是：钨丝灯外壳内有两块平行的长方体钨金属薄板，两块薄板相互平行、上薄板的长宽厚分别与下薄板的长宽厚相等，薄板在长度方向的一端连接一个电极、另一端连接另外一个电极，两个电极在外壳的外侧连接到一个电压能够调节的可调节电源，在上薄板和下薄板的中间，有中间钨金属体，中间钨金属体通过绝热材料形成的支杆将中间钨金属体固定在外壳的内壁。益效果是：发光物体和被加热物体具备相同的原子结构，发光体发射的电磁波的能量易于吸收；两个加热体中间夹一个被加热的物体，有利于被加热体温度升高。
Description
技术领域
本发明涉及物理基础研究领域，特别是光致发光、光的热效应、光热转换、以及热光之间关系的研究。
背景技术
有一个中学物理演示实验，太阳光在凸透镜的汇聚下，能够集聚到点燃纸片的温度（热量），其他的实验验证，点燃纸片的温度在150-200摄氏度；在太阳能发电领域，有技术参数指明，太阳光的汇聚能够达到2000摄氏度；钨丝灯的钨丝的熔点在3422℃，钨丝灯发光的温度能够达到3000℃左右。
因此，现有的技术告诉我们，热的物体能够发光（眼睛看到的是可见光）；光是一种电磁波，从检测设备获知，热的物体也可能发射一些不可见的电磁波，温度高一些，可见的电磁波多一些；同时，电磁波也能够对物体加热；在物理上，大多数的物理现象之间是可逆，即相互转换的，那么，现在有一个问题出现了：光热之间能否相互转换，热的物体发射的电磁波能否将物体加热到与发光体相同的温度。
发明内容
为验证热的物体发射的电磁波能否将物体加热到与发光体相同的温度，本发明设计定性观察光热转换的装置。
本发明实现发明目的采用的技术方案是：定性观察光热转换的装置，与普通钨丝灯相同点在于，有一个透明的外壳，电极引出外壳、在外壳外侧连接到一个可调节电源，可调节电源的电压能够调节，其特征是：外壳内为真空，外壳内有两块平行的长方体钨金属薄板，两块薄板分别称为上薄板和下薄板，上薄板和下薄板相互平行、其中心连线垂直于上薄板和下薄板，上薄板的长宽厚分别与下薄板的长宽厚相等，薄板在长度方向的一端连接一个电极、另一端连接另外一个电极，两个电极在外壳的外侧连接到一个电压能够调节的可调节电源，上薄板和下薄板在电学上处于并联状态；在外壳内部，在上薄板和下薄板的中间，有中间钨金属体，中间钨金属体为一块细钨金属薄板，细钨金属薄板、上薄板和下薄板相互平行，细钨金属薄板、上薄板和下薄板的对称中心共三个点在一条直线上，并且三个平面各自对称中心形成的直线垂直于三个平面；中间钨金属体通过绝热材料形成的支杆将中间钨金属体固定在外壳的内壁，即绝热材料支杆的一端固定点位于中间钨金属体的一个侧边上，另一端固定点位于外壳的内壁上。
中间钨金属体为细钨金属丝形成的细棒，细棒的轴线平行于上薄板，细棒的对称中心、上薄板对称中心和下薄板的对称中心三点在一条直线上。
外壳内由真空改变为充惰性气体。
其外壳的外侧再增加一层壳体材料，称为外层外壳，外层外壳与外壳之间有至少三个不共线的绝热支撑体，以支撑外壳所受的重力。
外壳由双层玻璃构成，双层玻璃之间为真空，双层玻璃之间有绝热材料支撑以促使双层玻璃之间保持相互间的位置关系，避免外壳的外侧与外层外壳的内侧相互接触。
外壳的外侧有防爆裂的金属丝网罩。
外层外壳的外侧有防爆裂的金属丝网罩。
外层外壳有一个气管连通外层外壳的内侧和外侧，气管的外侧端口连接一个吸风机，抽走外壳与外壳外层之间的气体。
定性观察光热转换的装置的使用方法，其特征是：调节可调节电源的电压，使并联的上薄板和下薄板发热发光，对中间钨金属体加热，导致中间钨金属体温度升高，观察中间钨金属体的亮度能否达到上薄板和下薄板相同的亮度，能够达到相同的亮度，则说明光能够转换为热、达到热平衡后、能够发射相同频率的光。
本发明的有益效果是：由于发光体上薄板和下薄板与被加热的中间钨金属体都是相同的钨金属材料，它们必然具备相同的原子结构，也就必然具备相同的能级结构，钨金属发光体发射的电磁波的能量一定能够被被加热的中间钨金属体吸收，从而对中间钨金属体加热，促使其温度升高；两个加热体（上薄板和下薄板）中间夹一个被加热的物体，一方面保证加热环境的温度的恒定，另外一方面，由于上薄板和下薄板的阻隔，可以减少两块钨金属薄板之间的热量的散失，从理论上将，两块薄板比较宽大、或者两块薄板之间的距离比较短，则被加热的中间钨金属体接近于密封加热，有利于其达到与钨金属薄板相同的温度；本装置能够采用白炽灯的制作技术，因此结构可制造，成本也比较低廉。
附图说明
图1是定性观察光热转换的装置，图2是双层外壳装置示意图。
其中，1、可调节电源，2、外壳，3、上薄板，4、固定点，5、中间钨金属体，6、下薄板，7、绝热材料，8、外层外壳，9、气管，10、绝热支撑体。
具体实施方式
定性观察光热转换的装置，与普通钨丝灯相同点在于，有一个透明的外壳2，电极引出外壳2、在外壳2外侧连接到一个可调节电源1，可调节电源1的电压能够调节，与普通钨丝灯不同在于：外壳2内为真空，或者与现有技术相同（外壳2内部充惰性气体），外壳内有两块平行的长方体钨金属薄板（两块薄板的形状和大小完全相同，两块薄板分别称为上薄板3和下薄板6，上薄板3的长宽厚和下薄板6的长宽厚相等），薄板尽量做到很薄以增大其电阻（所谓的尽量是指现有技术能够达到的厚度），薄板在长度方向的一端连接一个电极、另一端连接另外一个电极，上薄板3和下薄板6在电学上处于并联状态，两个电极在外壳的外侧连接到一个电压能够调节的可调节电源1上；在外壳内部，在两个平行的长方体钨金属薄板的中间，有一个细钨金属丝或者细钨金属薄板，简称中间钨金属体5，在位置上处于两个平行的长方体钨金属薄板（上薄板3和下薄板6）的对称中心，即上薄板3和下薄板6以及中间钨金属体5共三个物体、三个物体各自的上下、前后、左右的中心所在的中心点（即几何中心点）共三个中心点、这三个中心点在一条直线上、这条直线垂直于上薄板3表面和下薄板6表面以及中间钨金属体5的表面（中间钨金属体5为薄板）或者 长度方向（中间钨金属体5为钨金属丝）；中间钨金属体通过导热性能差的支杆材料（简称绝热材料7）固定在外壳2的内壁（即绝热材料7的一端固定点位于中间钨金属体5，另一端固定点4位于外壳2的内壁上）。
定性观察光热转换的装置的使用方法，调节可调节电源1的电压，使并联的上薄板3和下薄板6发热发光，对中间钨金属体5加热，导致中间钨金属体5温度升高，观察中间钨金属体5的亮度能否达到上薄板3和下薄板6相同的亮度，能够达到相同的亮度，则说明光能够转换为热、达到热平衡后、能够发射相同频率的光。
其外壳2的外侧再增加一层壳体材料，为便于与外壳2的名字区分，称为外层外壳8，外层外壳8与外壳2之间有至少三个不共线的绝热支撑体10，以支撑外壳所受的重力，保证外壳2的外侧与外层外壳8的内侧之间不接触。
只有一层外壳的结构，其外壳2的外侧有防爆裂的金属丝网罩。有两层外壳的结构，其外层外壳8的外侧有防爆裂的金属丝网罩。
外层外壳8有一个气管10连通外层外壳8的内侧和外侧，气管10的外侧端口连接一个吸风机，抽走外壳2与外壳外层8之间的气体，提高外壳2与外壳外层8之间的真空度，延缓热量的散失的速度，提高外壳2内侧的温度，以利于观察温度升高对发光强度的影响。
Claims (9)
1.定性观察光热转换的装置，与普通钨丝灯相同点在于，有一个透明的外壳（2），电极引出外壳（2）、在外壳（2）外侧连接到一个可调节电源（1），可调节电源（1）的电压能够调节，其特征是：外壳（2）内为真空，外壳内有两块平行的长方体钨金属薄板，两块薄板分别称为上薄板（3）和下薄板（6），上薄板（3）和下薄板（6）相互平行、其中心连线垂直于上薄板（3）和下薄板（6），上薄板（3）的长宽厚分别与下薄板（6）的长宽厚相等，薄板在长度方向的一端连接一个电极、另一端连接另外一个电极，两个电极在外壳（2）的外侧连接到一个电压能够调节的可调节电源（1），上薄板（3）和下薄板（6）在电学上处于并联状态；在外壳内部，在上薄板（3）和下薄板（6）的中间，有中间钨金属体（5），中间钨金属体（5）为一块细钨金属薄板，细钨金属薄板、上薄板（3）和下薄板（6）相互平行，细钨金属薄板、上薄板（3）和下薄板（6）的对称中心共三个点在一条直线上，并且三个平面各自对称中心形成的直线垂直于三个平面；中间钨金属体（5）通过绝热材料（7）形成的支杆将中间钨金属体（5）固定在外壳（2）的内壁，即绝热材料（7）支杆的一端固定点位于中间钨金属体（5）的一个侧边上，另一端固定点（4）位于外壳（2）的内壁上。
2.根据权利要求1所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：中间钨金属体（5）为细钨金属丝形成的细棒，细棒的轴线平行于上薄板（3），细棒的对称中心、上薄板（3）对称中心和下薄板（6）的对称中心三点在一条直线上。
3.根据权利要求1所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：外壳内由真空改变为充惰性气体。
4.根据权利要求1所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：外壳（2）由双层玻璃构成，双层玻璃之间为真空，双层玻璃之间有绝热材料支撑以促使双层玻璃之间保持相互间的位置关系，避免外壳（2）的外侧与外层外壳（8）的内侧相互接触。
5.根据权利要求1所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：其外壳（2）的外侧再增加一层壳体材料，称为外层外壳（8），外层外壳（8）与外壳（2）之间有至少三个不共线的绝热支撑体（10），以支撑外壳所受的重力。
6.根据权利要求1所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：外壳（2）的外侧有防爆裂的金属丝网罩。
7.根据权利要求5所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：外层外壳（8）的外侧有防爆裂的金属丝网罩。
8.根据权利要求5所述的定性观察光热转换的装置，其特征是：外层外壳（8）有一个气管（10）连通外层外壳（8）的内侧和外侧，气管（10）的外侧端口连接一个吸风机，抽走外壳（2）与外壳外层（8）之间的气体。
9.定性观察光热转换的装置的使用方法，其特征是：调节可调节电源（1）的电压，使并联的上薄板（3）和下薄板（6）发热发光，对中间钨金属体（5）加热，导致中间钨金属体（5）温度升高，观察中间钨金属体（5）的亮度能否达到上薄板（3）和下薄板（6）相同的亮度，能够达到相同的亮度，则说明光能够转换为热、达到热平衡后、能够发射相同频率的光。
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