Ley De Stefan Boltzman

“ Ley de Stefan Boltzmann”

Objetivo(s).

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

Materiales y Equipos.

-Horno eléctrico

-Soporte para el horno

-Cuerpo negro

-Termómetro digital

-Termocupta

-Accesorio para cuerpo negro

-Termopila de Moll

-Galvanómetro

-Diagrama de iris

-Amplificador de voltaje

-Mili voltímetro

-Fuente de tensión

-Banco óptico

-Conductores

3. Procedimiento.

3.1 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.

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

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

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

3.5 Esta energía radiante emitida por este 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 mili voltímetro y con el galvanómetro conectado en serie.

3.6 Determine la temperatura ambiental To, y luego cada 5 minutos, determine la temperatura del horno T su respectiva tensión termoeléctrica (U) y la corriente generada (I)

3.7 Registre los datos en la hoja técnica de datos

Temperatura ambiental = 291 K; To4= 7.17x109 K4 Área de radiación = 8.7092x10-4 m2

Tiempo

t

(s) Temperatura del horno Tensión

U

(v) Corriente

I

(A) Flujo Radiante Φ

(w) Densidad de flujo radiante

(wm-2)

T

(K) T4

(K4) T4-To4

(K4)

180

360

540

720

900

1080

1260

2460 328

387.6

443.6

486

527

561

589

616 1.1574x1010

2.257x1010

3.8723x1010

5.5789x1010

7.71333x1010

9.9049x1010

1.2035x1011

1.43987x1011 4.404x109

1.54x1010

3.1553x1010

4.8619x1010

6.99633x1010

9.1879x1010

1.1318x1011

1.36817x1011 8.5x10-5

1.5x10-4

3x10-4

4.5x10-4

6.5x10-4

8.3x10-4

1x10-3

1.1x10-3

3.3x10-6

6.9x10-6

1.2x10-5

1.8x10-5

2.5x10-5

3.3x10-5

4.0x10-5

4.7x10-5 0.2174

0.7604

1.15581

2.4008

3.45486

4.537

5.58896

6.75618 0.15356

0.29945

0.51376

0.74019

1.02338

1.31416

1.59677

1.9103

Ejemplo de cálculos

1.-Calculo de la diferencia de temperatura en °K4

T^4-To^4=(1.574*〖10〗^10-7.17*〖10〗^9 )=4.404*〖10〗^9

2.-Calculo del flujo radiante:

ɸ=A_σ (T^4-T_O^4)

ɸ1=〖8.7092*10〗^(-4)*5,67*〖10〗^(-8) (4.404*〖10〗^9 )=0.2174

3.- Calculo de la densidad de flujo:

wm^2=A_σ T^4

wm^2=〖2.34*10〗^(-4)*5,67*〖10〗^(-8)*1.1574*〖10〗^10=0.15356

3.8 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.

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