Informe

Lab. Física Moderna

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Experimento de Stefan-Boltzmann
 EL objetivo de la presente experiencia es: Medir la potencia radiada por una lámpara incandescente a distintos voltajes, comprobando que se cumple la ley de Stefan-Boltzmann  Información relacionada: Todos los objetos que se encuentran sobre el cero absoluto emiten radiación. La longitud de onda correspondiente a esa emisión deradiación depende sobretodo de la temperatura del objeto emisor. La relación por segundo entre la temperatura de los objetos y la energía por el área de la superficie. El flujo de la energía, es descrita por la ley de Stefan – Boltzmann. En otras palabras La ley de Stefan – Boltzmann relaciona R, la potencia por unidad de área radiada por un objeto, a T, la temperatura absoluta del objeto. Laecuación correspondiente a esta relación es la siguiente:

En esta experiencia, se harán medidas de potencia por unidad de área emitida por un objeto caliente, llamada lámpara de Stefan – Boltzmann, a varias temperaturas. De los datos obtenidos debemos ser capaces de verificar si la potencia radiada es realmente proporcional a la cuarta potencia de la temperatura. Para los cambios de temperaturapequeños, la temperatura del filamento del tungsteno se puede calcular usando a, el coeficiente de la temperatura de resistencia para el filamento:

Donde, T = temperatura R = resistencia en la temperatura T Tref= Temperatura de la referencia (generalmente a la temperatura ambiente.) Rref= Resistencia en la temperatura Tref α = coeficiente de la temperatura de resistencia para filamento

Exp.5.- Exp.de Stefan-Boltzmann

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La resistencia del filamento R se calcula aplicando la ley de Ohm, a partir de las indicaciones del voltímetro y del amperímetro.

Para la segunda experiencia pondremos en practica la ley del cuadrado inverso esta dice que en Cualquier fuente del punto que separe su influencia igualmente en todas las direcciones sin un límite a su gama obedecerá la ley cuadradainversa. Esto viene de consideraciones terminantemente geométricas. La intensidad de la luz irradiada por una fuente (energía por la unidad del perpendicular del área a la fuente) es inverso proporcional al cuadrado de la distancia de la fuente. Un objeto (del mismo tamaño) dos veces que lejano, recibe solamente 1/4 de la energía (en el mismo período). Más generalmente, el irradiase, es decir, laintensidad (o energía por área de unidad en la dirección de la propagación), de un frente de onda esférico varía inverso con el cuadrado de la distancia de la fuente (que asume no hay pérdidas causadas la absorción o dispersando). Por ejemplo, la intensidad de la radiación del sol es 9140 vatios por el metro cuadrado en la distancia del mercurio (0.387AU); pero solamente 1370 vatios por el metrocuadrado en la distancia de la tierra (1AU) - un aumento triple en resultados de la distancia en nueve, doblan la disminución de la intensidad de la radiación.

Lab. Física Moderna

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 Procedimiento experimental: Ley del inverso del cuadrado de la distancia: La primera parte de la experiencia, consistió en medir la radiación, emitida por una ampolleta, en un lugar oscuro y ver como secomporta frente a las variaciones de distancia. Para ello montamos el siguiente sistema:

Fig.1.- Primer sistema montado en el lab.

En el sistema de la figura, conectamos el sensor al voltímetro, en la escala de milivolt, la lámpara fue conectada a una fuente de tensión continua, regulada a 6[V]. Cuidando que la lámpara y el sensor quedaran bien alineados, variamos la posición (x). Sabiendo que elvoltímetro cada 22[mV] se tiene 1[mW], se puede formar la siguiente tabla:

Posición X [m] 0.15 0.13 0.12 0.10 0.08 0.05

Voltaje [mV] 1.6 1.8 2.0 2.6 2.9 9.2

X2 44.44 59.17 69.44 100.0 156.3 400.0

1

Potencia [mW] 0.0727 0.0818 0.0909 0.1182 0.1773 0.4182

Tabla N º 1.- Potencia v/s distancia

Exp.5.- Exp. de Stefan-Boltzmann

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A partir de la tabla anterior se...