Aprendizaje Cubo de Leslie

Cubo de Leslie.

Hernández Juárez Alan I.                                                                                                                        Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Facultad de Físico Matemáticas, Avenida San Claudio y 18 Sur, Colonia San Manuel Edificio 111A Oficina Número 09B, Planta baja, Ciudad Universitaria Puebla, Pué. C.P. 72570

 Se medirá la radiación de energía en diferentes superficies, usando el cubo de Leslie.

Introducción.

 Un cuerpo, por el hecho de estar a una determinada temperatura, emite radiación. Se sabe que la radiación es emitida en todas las frecuencias pero emite más intensamente para una frecuencia específica que se puede calcular sabiendo su temperatura.  Es por eso que vemos las estufas de resistencia ponerse al rojo cuando las encendemos. Un cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación (en todas las frecuencias) que le llega. Generalmente se piensa en un cuerpo negro como en una caja cerrada donde la materia y la radiación están en equilibrio. Por lo tanto, todo lo que es absorbido vuelve a ser emitido y la radiación está, de manera efectiva, rebotando por las paredes.  Este sistema es ciertamente ideal, en la vida real no existe nada que absorba a todas las frecuencias por igual. Evidentemente este sistema tiene que estar cerrado para que el equilibrio térmico sea posible.

 A fines del siglo XIX fue posible medir la radiación de un cuerpo negro con mucha precisión. La intensidad de esta radiación puede en principio ser calculada utilizando las leyes del electromagnetismo. El problema de principios del siglo XX consistía en que si bien el espectro teórico y los resultados experimentales coincidían para bajas frecuencias (infrarrojo), estos diferían radicalmente a altas frecuencias. Este problema era conocido con el provocativo nombre de “la catástrofe ultravioleta”, ya que la predicción teórica diverge a infinito en ese límite.

Quien logró explicar este fenómeno fue Max Planck, en 1900, que debió para ello sacrificar los conceptos básicos de la concepción ondulatoria de la radiación electromagnética. Para resolver la catástrofe era necesario aceptar que la radiación no es emitida de manera continua sino en cuantos de energía discreta, a los que llamamos fotones. La energía de estos cuantos [pic 1] es proporcional a su frecuencia y a la llamada constante de Planck, h = 6,6 10-34 Joule x segundo, una de las constantes fundamentales de la física moderna. Cuando la frecuencia de la radiación es baja el efecto de la discretización se vuelve despreciable debido al minúsculo valor de la constante de Planck, y es perfectamente posible pensar al sistema como continuo, tal como lo hace el electromagnetismo clásico. Sin embargo, a frecuencias altas el efecto se vuelve notable. En 1905, Einstein utilizaría el concepto de fotón para explicar otro fenómeno problemático en el marco de la física clásica, la generación de una corriente eléctrica al aplicar luz monocromática sobre un circuito formado por chapas metálicas, conocido como el efecto fotoeléctrico. Einstein obtendría tiempo después el Premio Nobel por este importante hallazgo teórico.

Descripción y metodología.

  Se conectó el cubo de Leslie como se muestra en la figura 1.

[pic 2]

Figura 1. Se muestra como se conectó el equipo.

   Se realizaron cuatro mediciones, variando el poder de la fuente, para cada medición se esperó a que el cubo estuviera en equilibrio térmico para empezar a medir con el sensor de radiación, el cual se colocaba en cada cara y se registraba lo que mostraba el multímetro, también se registró la resistencia del termistor y siguiendo la tabla que viene incluida con el cubo se hizo la conversión a grados para saber la temperatura a la que se encontraba el cubo. Adicionalmente medimos la temperatura a la que se encontraba cada cara en los cuatro casos, esto lo hicimos con la ayuda del termómetro que muy amablemente nos prestó el profesor Oscar, con el cual apuntábamos a cada cara y nos decía la temperatura.

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