Informe ley de estefan

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LEY DE ESTAFAN-BOLTZMAN PARA ALTAS TEMPERATURAS

RESUMEN En este trabajo se estudian los patrones de temperatura usando el sensor de radiación térmica, mediante el uso de la lámpara Stefan-Boltzmann, nos centramos en utilizar esta última para calcular la constante de Stefan-Boltzmann el cual nos determina la relación entre la excitancia radiante (también conocida como la potencia por unidad deárea) y la temperatura elevada a la cuarta potencia. Como sabemos para estos estudios en necesario voltímetro, ohmimetro y una fuente de voltaje para así obtener una toma de datos ideales de voltaje, amperaje y cálculo de temperatura.

Palabras clave: Excitancia, amperaje, radiación.

I. INTRODUCCIÓN

La ley de Stefan-Boltzmann establece que toda materia que no se encuentra a una temperatura infinita emite radiaciones térmicas. Estas radiaciones se originan a partir de la energía térmica de la materia limitada por la superficie más baja por la que fluyen, la velocidad a la que libera energía por unidad de área (W/m2) se denomina la potencia emisiva superficial E. Hay un límite superior para la potencia emisiva, que es establecida por esta ley: R = σT4 σ = 5.6703x10 W/ (m K )
-8 24

comprueba experimentalmente que esta viene dada por la ley de Planck.

R

cn ( , T )d

2 hc 2
5

1 d exp(hc / kT ) 1

Siendo: h la constante de Planck h = 6.62x10-34 Js c la velocidad de la luz c =3x108 m/s k la constante de Boltzmann k = 1.38x10-23 Jk-1

II. OBJETIVOS En esta sesión de laboratorio se tiene por finalidad proporcionar al estudiante los conocimientos suficientespara lograr la comprobación experimental de la ley de stefan-Boltzman y un sensor de radiación térmica. Mediante el desarrollo de esta experiencia es posible: Comprobar experimentalmente la ley de stefan-boltzman. Mediante el cálculo comprobar la dependencia de la cuarta potencia. El calculo de las temperaturas emitidas. III. FUNDAMENTO TEORICO Se denomina un cuerpo negro al sistema que es capaz deabsorber toda la radiación que le llega. Debido a esta propiedad se puede inferir que, independientemente de su composición, todos los cuerpos negros emiten con la misma distribución espectral cuando se encuentran a la misma temperatura T. si consideramos la excitancia espectral Rλcm. De un cuerpo negro a una temperatura T (energía radiante emitida por unidad de tiempo, unidad de área y unidad delongitud de onda) se

La obtención de esta ley tuvo gran importancia en los comienzos de la física cuantica, puesto que supuso la introducción del concepto cuanto energía. A partir de la ley de Planck se pueden deducir una serie de consecuencias que vienen a coincidir con las leyes empíricas experimentalmente probadas. De ellas las más conocidas son: 1. se comprueba que la longitud de onda máxpara la que se obtienen máximo de emisión que viene dado por la ley de desplazamiento de Wien. 2. integrando la ley de Planck para todas las longitudes de ondas se obtiene la ley de StefanBoltzmann.
Rcn (T ) T4 Según la cual la excitancia radiante de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta, donde: 5.67 x10 8 W /(m 2 k 4 ) Representa la constante deStefanBoltzmann. Tenemos que la proporcionalidad entre la radiación total con la cuarta potencia de la temperatura se mantiene aun cuando para un cuerpo “gris” de emivisidad constante e inferior a la unidad.

Para verificar la validez de esta ley, se Treferen : Temperatura ambiente. mide la radiación emitida por el filamento de la lámpara la cual IV. MATERIALES Y EQUIPO representa un buen cuerpo gris.Para una distancia fija entre el filamento DESCRIPCION CODIGO CANTIDAD y la termopila, la potencia que llega al N° detector es proporcional a la Sensor de 1 TD-8553 radiancia: P R(T ). radiación 1 Puesto que la fuerza electromotriz de salida de la termopila es proporcional a 2 SEOhmmímetro la potencia incidente, se sigue que: 9786A 1 Vter T 4 para cuando la termopila se 3 Voltímetro SEencuentra...
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