Circuitos

OBJETIVOS:

Analizar y explicar a través de la Ley de Stefan-Boltzmann, el flujo emitido por un cuerpo negro.

Analizar las curvas generadas con los datos obtenidos y compararlas.

MATERIALES Y EQUIPOS:

Horno Eléctrico

Soporte para el horno

Cuerpo negro

Termómetro Digital

Termocupla

Accesorio para cuerpo negro

Termopila de Moll

Galvanómetro

Diagrama de iris.

Amplificador de voltaje

Milivoltímetro

PROCEDIMIENTO

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

Luego, anteponga el diagrama de iris con una abertura cuya área ha sido previamente calculada, y posteriormente la termopila de Moll.

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

La temperatura del cuerpo 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 diagrama de iris, cáptela con la termopila de Moll, la misma que podrá ser medida con ayuda del amplificador de voltaje en el milivoltímetro y con el galvanómetro conectado en serie.

Determine la temperatura ambiental To, y luego cada 2 minutos, determine la temperatura del horno T, su respectiva tensión termoeléctrica (U) y la corriente generada ( I ).

Registre los datos en la hoja técnica de datos.

TABULACIÓN DE DATOS

To(ºC) 19 Área de Radiación (m^2) 4,13753E-08

To(ºK) 292 σ [Wm^(-2)* K^(-4)] 5,67E-08

To ^4 (ºK) 7,27E+09 Área de Radiación (m^2) 0,000180267

Tiempo Tiempo Temperatura del Horno Tension U Corriente Flujo Rad.

t(min) t(s) T(ºC) T(ºK) T⁴(K⁴) T⁴-To⁴(K⁴) (V) I(A) [W]

3 180 36 309 9,12E+09 1,85E+09 0,00006 0,000002 9,32E-02

6 360 78 351 1,52E+10 7,91E+09 0,00008 0,0000025 1,55E-01

9 540 126 399 2,53E+10 1,81E+10 0,00012 0,000004 2,59E-01

12 720 171 444 3,89E+10 3,16E+10 0,00018 0,000006 3,97E-01

15 900 212 485 5,53E+10 4,81E+10 0,00025 0,000009 5,66E-01

18 1080 250 523 7,48E+10 6,75E+10 0,00035 0,000012 7,65E-01

21 1260 281 554 9,42E+10 8,69E+10 0,00063 0,000022 9,63E-01

24 1440 308 581 1,14E+11 1,07E+11 0,0008 0,000027 1,16E+00

27 1620 332 605 1,34E+11 1,27E+11 0,0009 0,000031 1,37E+00

Ejemplo del modelo usado en el laboratorio

EJEMPLOS DE CÁLCULOS:

TEMPERATURA DEL HORNO

T (ºK) =72 ºC +273 ºK

T (ºK) =345

T (ºK4) =(345)4

T (ºK4) =1.42x1010

Densidad de flujo radiante (wm-2)= 5,67*〖10〗^(-8)* 1,85*〖10〗^9=104,895 [w*m^(-2) ]

Densidad de flujo radiante (w)= = 104,895*0,000180267=9,32E-02 [W]

PREGUNTAS

Para construir los siguientes gráficos, primero ajuste los datos obtenidos experimentalmente, en base a cualquiera de los métodos conocidos y desarrolle los análisis físicos y matemáticos correspondientes.

A.- Realice un gráfico temperatura del horno – tiempo.

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