Solucion lab cuerpo negro
Páginas: 7 (1620 palabras)
Publicado: 5 de septiembre de 2012
SOLUCION LAB CUERPO NEGRO
1) Si la ley de Stefan y la ley del desplazamiento de Wien se obtienen a partir de la suposición de que el sistema se comporta como un cuerpo negro, ¿por qué se aplica para cualquier cuerpo luminoso como por ejemplo, una estrella?
2) ¿Un cuerpo negro siempre se ve negro?
3) En un fuego hecho con carbón, los huecos que quedan entre carbones se venmás brillantes que los carbones mismos. ¿Será la temperatura de dichos huecos, apreciablemente mayor que la correspondiente a la superficie exterior de un carbón incandescente?
4) Si se observa dentro de una cavidad cuyas paredes se mantienen a una temperatura constante, ¿es visible algún detalle desde el exterior?
5) ¿Por qué se utiliza la pirometría óptica por arriba del punto defusión del oro y no por debajo de él? ¿En qué objetos se mide típicamente la temperatura de este modo?
6) ¿Existen cantidades cuantizadas en física clásica? ¿Está cuantizada la energía en física clásica?
7) ¿Tiene sentido hablar en física de cuantización de carga? ¿En qué sentido difiere de la cuantización de la energía?
8) Las partículas elementales parecen tener un conjuntodiscreto de masas en reposo. ¿Se puede esto considerar como cuantización de la masa?
9) En muchos sistemas clásicos las frecuencias permitidas están cuantizadas. Mencione algunos de dichos sistemas. ¿También se cuantiza la energía?
10) La constante de Planck tiene dimensiones de impulso angular. ¿Sugiere esto, necesariamente, que el impulso angular es una cantidad cuantizada?11) ¿Cuál deberá ser el orden de magnitud mínimo de h, para que los efectos cuánticos sean efectos cotidianos?
Experto
Hola jrm
Mis respuestas son:
1) Las magnitudes características de la radiación térmica dependen, además de la longitud de onda y de la temperatura, de la naturaleza del cuerpo radiante emisor. El hecho de que las leyes de la radiación térmica se hayandeducido considerando el concepto ideal de cuerpo negro obedece únicamente a la necesidad de simplificar el estudio utilizando un patrón universal en el que se elimine la dependencia del último factor: la radiación de un cuerpo negro es independiente de la naturaleza y forma del mismo. La relación entre el poder emisor y el absorbente, para la misma temperatura y longitud de onda de la radiación, esconstante para todos los cuerpos; lo que diferencia al cuerpo negro es que su poder absorbente es la unidad, y su poder emisor, a una temperatura dada es el máximo posible.
Así pues las leyes de Stefan y Wien, siguen siendo válidas para todo cuerpo radiante siempre y cuando se introduzcan factores correctivos que tengan en cuenta esta diferencia con un cuerpo negro:
El poder emisorintegral de un cuerpo radiante siempre es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (ley de Stefan: E = s*T^4); lo que ocurre es que el valor de la constante de proporcionalidad siempre será menor que la propia de un cuerpo negro: la constante s de Stefan-Boltzman. Para un cuerpo no negro introduciremos un factor, e, menor que la unidad denominado emitancia (cociente entre laradiación emitida por el cuerpo a una temperatura dada y la emitida por el cuerpo negro a esa misma temperatura. (E = e*s*T^4).
La longitud de onda para la cual un cuerpo radiante emite la máxima energía es siempre inversamente proporcional a su temperatura absoluta (ley del desplazamiento de Wien: lamda.max = cte / T), esto es, al aumentar la temperatura de emisión, se desplaza el máximo deenergía de la curva del espectro de radiación hacia las radiaciones de menor longitud de onda; la diferencia entre diversos cuerpos radiantes y entre éstos y el cuerpo negro es el valor de la cte.
2) No. El cuerpo negro se ve negro a bajas temperaturas, por debajo de unos 500 ºC, porque entonces, emite toda la energía en el infrarrojo (invisible al ojo humano) con una longitud de onda muy...
1) Si la ley de Stefan y la ley del desplazamiento de Wien se obtienen a partir de la suposición de que el sistema se comporta como un cuerpo negro, ¿por qué se aplica para cualquier cuerpo luminoso como por ejemplo, una estrella?
2) ¿Un cuerpo negro siempre se ve negro?
3) En un fuego hecho con carbón, los huecos que quedan entre carbones se venmás brillantes que los carbones mismos. ¿Será la temperatura de dichos huecos, apreciablemente mayor que la correspondiente a la superficie exterior de un carbón incandescente?
4) Si se observa dentro de una cavidad cuyas paredes se mantienen a una temperatura constante, ¿es visible algún detalle desde el exterior?
5) ¿Por qué se utiliza la pirometría óptica por arriba del punto defusión del oro y no por debajo de él? ¿En qué objetos se mide típicamente la temperatura de este modo?
6) ¿Existen cantidades cuantizadas en física clásica? ¿Está cuantizada la energía en física clásica?
7) ¿Tiene sentido hablar en física de cuantización de carga? ¿En qué sentido difiere de la cuantización de la energía?
8) Las partículas elementales parecen tener un conjuntodiscreto de masas en reposo. ¿Se puede esto considerar como cuantización de la masa?
9) En muchos sistemas clásicos las frecuencias permitidas están cuantizadas. Mencione algunos de dichos sistemas. ¿También se cuantiza la energía?
10) La constante de Planck tiene dimensiones de impulso angular. ¿Sugiere esto, necesariamente, que el impulso angular es una cantidad cuantizada?11) ¿Cuál deberá ser el orden de magnitud mínimo de h, para que los efectos cuánticos sean efectos cotidianos?
Experto
Hola jrm
Mis respuestas son:
1) Las magnitudes características de la radiación térmica dependen, además de la longitud de onda y de la temperatura, de la naturaleza del cuerpo radiante emisor. El hecho de que las leyes de la radiación térmica se hayandeducido considerando el concepto ideal de cuerpo negro obedece únicamente a la necesidad de simplificar el estudio utilizando un patrón universal en el que se elimine la dependencia del último factor: la radiación de un cuerpo negro es independiente de la naturaleza y forma del mismo. La relación entre el poder emisor y el absorbente, para la misma temperatura y longitud de onda de la radiación, esconstante para todos los cuerpos; lo que diferencia al cuerpo negro es que su poder absorbente es la unidad, y su poder emisor, a una temperatura dada es el máximo posible.
Así pues las leyes de Stefan y Wien, siguen siendo válidas para todo cuerpo radiante siempre y cuando se introduzcan factores correctivos que tengan en cuenta esta diferencia con un cuerpo negro:
El poder emisorintegral de un cuerpo radiante siempre es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (ley de Stefan: E = s*T^4); lo que ocurre es que el valor de la constante de proporcionalidad siempre será menor que la propia de un cuerpo negro: la constante s de Stefan-Boltzman. Para un cuerpo no negro introduciremos un factor, e, menor que la unidad denominado emitancia (cociente entre laradiación emitida por el cuerpo a una temperatura dada y la emitida por el cuerpo negro a esa misma temperatura. (E = e*s*T^4).
La longitud de onda para la cual un cuerpo radiante emite la máxima energía es siempre inversamente proporcional a su temperatura absoluta (ley del desplazamiento de Wien: lamda.max = cte / T), esto es, al aumentar la temperatura de emisión, se desplaza el máximo deenergía de la curva del espectro de radiación hacia las radiaciones de menor longitud de onda; la diferencia entre diversos cuerpos radiantes y entre éstos y el cuerpo negro es el valor de la cte.
2) No. El cuerpo negro se ve negro a bajas temperaturas, por debajo de unos 500 ºC, porque entonces, emite toda la energía en el infrarrojo (invisible al ojo humano) con una longitud de onda muy...
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