Informe P13. FS0411

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Universidad de Costa RicaFacultad de CienciasEscuela de FsicaLaboratorio de Fsica General III (FS-0411)

Alonso Araya

Grupo 008

Prctica 13Radiacin trmica y Ley de Stefan-Boltzmann

Daniel Arroyo PortillaMnica Tello Villegas

Fecha de entrega: 26 de junio de 2014

Resultados experimentales

Parte A: Tasa de radiacin trmica desde diferentes superficies.

Tabla I: Lecturas del sensor trmico para diferentes materiales con diferentes posiciones y valor de R y T.SuperficieLectura del voltmetro (mV)

Perilla en posicin 5Perilla en posicin 7Posicin HIGH

Negra121618

Blanca1114,716,5

Aluminio brillante1,11,31,5

Aluminio opaca3,44,55,4

Resistencia termistor ()9,443

Temperatura (C)82109120

Fuente: Elaboracin propia, 2014

Figura 1. Relacin de la temperatura con el voltaje para cada superficie del cubo de radiacin. Fuente: Elaboracin propia, 2014

Parte B: Absorcin y transmisin de radiacin trmica

Tabla II: Lectura del voltmetro para diferentes materiales colocando y quitando dicho material.Tipo deLectura del voltmetro (mV)Coeficiente deCoeficiente de

materialSin placaCon placa transmisin CT absorcin CA

interpuestainterpuesta

Vidrio3,51,10,31430,6857

Cartofn3,20,30,09380,9063

Fuente: Elaboracin propia, 2014

Parte C: Ley de Stefan-Boltzmann a altas temperaturas

Tabla III: Temperatura para la lmpara de Stefan-Boltzmann Rref ()0,4

V (V)I (A)R ()Resistencia relativaT (K)Voltaje sensor (mV)

10,861,162,91900,000,20

21,101,824,551100,000,70

31,312,295,731250,001,50

41,502,676,671450,002,90

51,682,987,441600,004,20

61,853,248,111700,005,80

72,003,508,751800,007,70

82,143,749,351900,009,80

92,283,959,871980,0011,90

102,404,1710,422080,0014,30

112,534,3510,872150,0016,70

122,644,5511,362200,0019,20

Fuente: Elaboracin propia, 2014

Figura 2. Voltaje del sensor en funcin de la temperatura. Fuente: Elaboracin propia, 2014

Anlisis de Resultados

Para la parte A se observa que en la Figura 1 hay una relacin lineal entre la superficie y el voltaje que se presenta en la superficie, se ve que entre ms oscura la superficie es un mejor receptor de radiacin como se plantea en la teora, adems se comprueba que a mayor temperatura hay un mayor voltaje, y el coeficiente de correlacin en todos los casos es muy cercano a uno, por lo tanto se considera que los resultados experimentales son aceptables.

Para la parte B y como se observa en la Tabla II, la lectura del voltmetro se reduce al interponer un objeto entre el sensor de radiacin y la fuente de calor y como se disminuye en diferente medida dependiendo del material que se interponga, lo que indica que algunos materiales absorben en mayor cantidad la radiacin trmica.

En la parte C en la Figura 2, se puede observar la relacin potencial que hay entre el voltaje del sensor y la temperatura del mismo, esto comprueba la teora que dice que a mayor temperatura se tiene un mayor nivel de radiacin trmica, adems se ve que se obtiene un coeficiente de correlacin de 0,995 que es un valor muy cercano a uno, por lo tanto se ve que la temperatura est relacionada con el voltaje y que los resultados fueron satisfactorios.

Conclusiones

Se concluye que los resultados obtenidos experimentalmente fueron satisfactorios y en concordancia con la teora, se logr estudiar la radiacin trmica proveniente de objetos a altas temperaturas como bombillos de filamento, en especial se comprob: Que la taza de radiacin trmica varia con color, ya que entre ms oscuro y opaco sea un material va a absorber en mayor medida la radiacin trmica proveniente de un objeto caliente. Que la radiacin trmica tambin depende del material con que este hecho un objeto, ya que dependiendo de su composicin va a variar su capacidad de absorcin de la radiacin. Finalmente se comprob la validez de la ley de Stefan-Boltzmann para un cuerpo caliente ya que los resultados experimentales concuerdan con lo esperado y planteado por dicha ley.

Cuestionario

1. Qu superficie provee la mayor tasa de radiacin trmica? Cmo varia esa tasa con la temperatura?La superficie negra provee la mayor tasa de radiacin trmica ya que de acuerdo a la teora para un cuerpo negro y totalmente opaco

1. Justifique la ecuacin Se justifica por medio del principio de conservacin de la energa, ya que la energa que se irradia de calor debe ser absorbida por otro cuerpo.

1. Qu material de los estudiados en la parte B. transmite mejor la radiacin trmica? Cul es el mejor material para absorberla?De acuerdo con el experimento realizado en la parte B el material que mejor transmite la radiacin trmica es el vidrio, y el que menos absorbe es el cartofn.

1. Se cumpli la ley de Stefan Boltzman?S se cumple ya que se obtuvo un mayor nivel de voltaje a una mayor temperatura lo cual indica que los fotones son capaces de comportarse como ondas y como partculas, siendo capaces de reaccionar con los electrones del objeto y aumentar el voltaje medido con el sensor, lo que indica los cuerpos calientes si son capaces de irradiar.

5. Se cumpli la ley del inverso cuadrado?No se midi la relacin de la radiacin con la distancia por lo que no podemos determinar si se cumple esta ley.

Bibliografa

Ramres, A & Gutirres, H. Manual de practica Laboratorio de Fsica General III. Universidad de Costa Rica.Resnick, Halliday, Krane (2002)Fsica Volumen 2. (5t a. ed.) Mxico: Editorial CECSA.