Radiación

Radiación térmica

Índice

1. Objetivos..................................................................pág.2

2. Material utilizado.....................................................pág.2

3. Resultados.........................................................pág.3-16
3.1

Medida de emisividad

3.2

Comprobación de la ley de Stephan-Boltzmann

3.3

Relación entre energíaradiante y distancia

4 Conclusiones.......................................................pág.17

Página 1

Radiación térmica
1. Objetivos
Los objetivos a llevar a cabo en esta práctica serán medir las emisividades
relativas de las distintas superficies radiantes con respecto a la emisividad
de la superficie negra, por otro lado realizar una comprobación de la ley de
Stephan-Boltzmann yfinalmente se interpretar la relación existente entre la
energía radiante y la distancia analíticamente y cualitativamente.

2. Material utilizado
Para el desarrollo de la práctica se ha utilizado dos polímetros para medir
resistencias y voltajes, una bombilla con filamento de tungsteno, un cubo
con caras de distintos materiales, un medidor de radiación y una fuente de
alimentación.Imagen 1 medidor de radiación

Imagen 3 cubo

Imagen 2 bombilla

Imagen 4 fuente de alimentación
Página 2

Radiación térmica
3. Resultados

3.1

Medida de emisividad

El material utilizado en este apartado consta de un cubo compuesto por
4 caras diferentes (negra, blanca, aluminio pulido y aluminio mate), cuya
temperatura se incrementará encendiendo con un potenciómetro unabombilla situada en el interior del mismo. Al estar la superficie interna
del cubo formada por el mismo material muy conductor, las
temperaturas son idénticas en todos los puntos del cubo. Éste se
conecta a un multímetro con el fin de medir la resistencia.

Además se dispone de una termopila o fotómetro que mide la energía
radiada por todas las superficies del cubo. La termopila se conecta a unvoltímetro con el fin de medir el voltaje.

Para la realización del experimento, ambos materiales deben estar
situados a la misma distancia en la toma de medidas de todas las
superficies, en este caso 3 o 4 cm aproximadamente.
Se considera 1 la emisividad de la cara negra, ya que un cuerpo negro
posee el máximo poder emisor alcanzable para cualquier temperatura, y
en base a ésta calculamoslas emisividades relativas del resto de caras.
Para ello sabemos que la emisividad de cada cara es la relación entre el
poder emisor total (E) de dicha cara y el de la cara negra (E N):

Este cálculo se repite para diferentes potencias del cubo. Para cada
potencia obtenemos la temperatura interpolando en la siguiente tabla a
partir de las resistencias medidas en el cubo:

Página 3Radiación térmica
Tabla 1

En primer lugar los valores experimentales tomados con el multímetro
(resistencia) y voltímetro (voltaje) en el laboratorio para cada cara se
muestran en la siguiente tabla:
Tabla 2
Nivel de potencia
1
3
5
7
Superficie negra
Hight
1
3
5
7
Superficie mate
Hight
1
3
5
7
Superficie blanca
Hight
1
3
5
7
Superficie pulida
Hight

R (kΩ)
48,7
43,727,6
10,1
5,9
49,3
43,9
26,0
10,9
5,6
50,0
45,0
26,5
10,6
5,7
50,2
44,5
27,2
10,3
5,8

V (mV)
2,3
2,6
4,4
8,5
11,2
0,9
0,9
1,4
2,5
3,7
1,9
2,4
4,0
7,4
11,3
0,5
0,4
0,5
0,9
1,1
Página 4

Radiación térmica

En segundo lugar obtenemos la temperatura correspondiente a cada
potencia mediante el uso de la tabla. Para ello elegimos en la tabla el
rango quecomprenda las resistencias medidas en el cubo y sus
correspondientes temperaturas, y lo representamos para obtener la
ecuación de la recta:

T vs R
120
100

T (oC)

80
Series1

60
40
20
0
0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

R (Ω)

Gráfica 1

La ecuación de la recta es:

Sustituyendo en la ecuación los valores de las resistencias medidas en
el cubo...