Modelo de inf

COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DE LA LEY DE RADIACION DE STEFAN-BOLTZMANN.
W. Mórelo, W. Sánchez, A. Palacios

Facultad de Ciencias Básicas e Ingenierías.
Programa: Física.
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Resumen

Se verificara experimentalmente el cumplimiento de la ley de Stefan-Boltzmann de la cuarta potencia de la temperatura absoluta en la resistencia de una lámpara incandescente como modelo de un cuerpo negro. Para ellose partirá de los datos de voltaje e intensidad de corriente que circulan por la lámpara para obtener la potencia en función de la temperatura de la lámpara, para medir dicha temperatura, se utilizó una termopila para captar la energía emitida por la lámpara al calentarse.


Palabras claves: Radiación, cuerpo negro, ley de Stefan-Boltzmann

ABSTRACT


Itis experimentally verified compliance with the Stefan-Boltzmann fourth power of absolute temperature on the resistance of an incandescent lamp as a model of ablack body. This data will be based on voltage and current flowing through the lamp for the potency depending on the temperature of the lamp to measure this temperature; a thermocouple was used to capture the energy emitted by the lampwhen heated.

Keywords:radiation, black body, Stefan-Boltzmann law

TEORIA RELACIONADA
El término radiación se refiere a la emisión continua de energía desde la superficie de cualquier cuerpo, esta energía se denomina radiante y es transportada por las ondas electromagnéticas que viajan en el vacío a velocidad de 3×108 m/s. [1] Cuando un cuerpo es calentado emite radiación electromagnética en un amplio rango defrecuencias. El cuerpo negro (ideal) es aquel que absorbe toda la radiación que llega a él sin reflejarla, de tal forma que sólo emite la correspondiente a su temperatura. [2] y 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 cuarta potencia de su temperatura absoluta [3], por tanto cualquier superficie que seencuentre a una temperatura T distinta del cero absoluto emite energía en forma de radiación electromagnética con una tasa [4]
(1)
Donde A es la superficie a través de la cual se emite, ε es el coeficiente de emitividad de la superficie (0 ≤ ε ≤ 1), y σ es la constante de Stefan-Boltzmann, cuyo valor es .Si dicha superficie se encuentra a su vez inmersa en unambiente a temperatura TE, es decir, rodeada de paredes a dicha temperatura, también absorbe radiación electromagnética como
(2)
Donde α, (0 ≤ α ≤ 1), es un coeficiente de absorción de la radiación electromagnética. Puesto que por el teorema de Kirchhoff [5], a la temperatura a la que se encuentra el filamento su coeficiente de emisión es igual a su coeficiente deabsorción, α = ε, el balance neto de energía electromagnética intercambiada por la superficie es
(3)
El filamento de la lámpara eléctrica se puede considerar como fuente de radiación electromagnética si se hace circular por él una corriente eléctrica. Si la corriente que circula por la resistencia tiene un voltaje V e intensidad I, la potencia suministrada a la resistencia es[6]
(4)
Donde R es la resistencia del filamento, a su vez el filamento pierde energía tanto por convención (suponiendo que dentro de la bombilla hay un gas) y por radiación, por tanto, la potencia emitida por el filamento será
(5)
Donde TE es la temperatura del entorno, A es la superficie del filamento.
Cuando el filamentoalcanza una cierta temperatura tal que la potencia eléctrica suministrada es igual a la que se pierde por convección y radiación, se alcanza un estado estacionario, en el que la temperatura del filamento permanece constante [7]. En esta situación estacionaria se tiene que
(6)
Para poder relacionar la potencia perdida por la resistencia y la temperatura a la que emite,...