Ley De Stefan-Boltzman

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Laboratorio de Fisica III



Tema: Ley de Stefan-Boltzman

1.-TEMA: LEY DE STEFAN- BOLTZMANN

2.-OBJETIVOS:

• Explicar a través de la ley de Stefan- Boltzmann el flujo emitido por un cuerpo negro.

3.-MARCO TEORICO:

TEORIA:

La materia emite constantemente radiación electromagnética. Esta radiación posee cierta energía, que es perdida por el cuerpo emisor.
Laradiación de calor es de naturaleza electromagnética producida cuando es absorbida por un cuerpo.

De acuerdo a la ley de Stefan-Boltzmann un cuerpo negro que se encuentra a la temperatura T emite un flujo radiante.

La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva superficial (W/m²) proporcional a la cuarta potencia de su temperatura:[pic]
Donde Te es la temperatura efectiva o sea la temperatura absoluta de la superficie y sigma es la constante de Stefan-Boltzmann: [pic].
Esta potencia emisiva de un cuerpo negro (o radiador ideal) supone un límite superior para la potencia emitida por los cuerpos reales.
La potencia emisiva superficial de una superficie real es menor que el de un cuerpo negro a la misma temperatura yestá dada por la temperatura ambiental To el flujo radiante puede expresarse como:
Flujo[pic]
De acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann, la energía emitida por un cuerpo negro por unidad de área y por unidad de tiempo es proporcional a la cuata potencia de su temperatura absoluta. La ley de Stefan-Boltzmann es también válida para cualquier otro cuerpo (gris) cuya superficie tenga un coeficientede absorción (o emitancia) independiente de la longitud de onda. La ley de stefan-Boltzmann relaciona R, la potencia por unidad de área radiada por un objeto, a T, la temperatura absoluta del objeto.
La mayoría de la energía térmica emitida por la lámpara viene del filamento. La temperatura del filamento puede ser determinada usando los datos que se dan en el procedimiento de la lámpara de StefanBoltzmann.
3.-EQUIPO:

• Horno eléctrico

• Soporte para el horno

• Cuerpo negro

• Termómetro digital

• Termocupla

• Accesorio para cuerpo negro

• Termopila móvil

• Galvanómetro

• Diagrama de iris

• Amplificador de voltaje

• Mili voltímetro

• Fuente de tensión

• Banco óptico

• Conductores

•Material de montaje




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4.-PROCEDIMIENTO:

Disponga sobre el banco óptico el soporte que sostienen el horno eléctrico introduzca en este cuerpo negro. Coloque delante el accesorio respectivo, de tal manera que circule agua a través de él.

Luego anteponemos el diagrama de iris con una abertura cuya área ha sido previamente calculada y posteriormente la termopilade móvil.

Calienta el horno con ayuda del transformador de tensión, definiendo previamente la tensión con la que se va a trabajar.

La temperatura del cuerpo del radiante determínese con el termómetro digital y la termocupla.

Esta energía radiante emitida por el cuerpo negro que pasa a través de la abertura del diámetro de iris cáptela con la termopila de moll la misma que podrá sermedida con ayuda del amplificador de voltaje en la mili voltímetro y con el galvanómetro conectado en serie.

Determine la temperatura de ambiente To y luego cada 5minutos determinar la temperatura del horno T su respectiva termoeléctrica (U) y la corriente general (I).







5.-TABULACION DE DATOS

Los datos obtenidos ordénelos de la siguiente manera.

|Temperatura ambientalTo=16°C→289 °K; = 6.9* | | |Área de radiación 2,65 |


tiempo t(seg) |To °K |Tf °K |[pic] [pic] |[pic][pic] |Tension U (V) |Corriente I (A) |Flujo radiante (w) |Densidad de Flujo Rad w (w.m²) | |0 |0 |289 |6975757441 |6,98E+09 |1,50E-05 |0,00 |0,105 |0,11 | |300 |289 |353 |1,5527E+10 |8,55E+09 |4,50E-05 |2,00E-06 |0,129 |0,23 | |600...