Universidad de Costa Rica

Escuela de Física

Laboratorio de Física General III

Informe X: “Radiación térmica y Ley de Stefan-Boltzman”

Fecha: 23 de junio de 2015

Resultados

En el procedimiento A, se tomaron los datos de voltaje, resistencia y temperatura (tabla 1), para un Cubo de Leslie:

Tabla 1. Lectura de voltajes para los distintos niveles de temperatura del cubo de Leslie

Superficie

Lectura del voltímetro (mV)

Perilla en posición 5 Posición 7 Posición HIGH

Negra (mV) 10,3 13,7 16,4

Blanca (mV) 10,1 13,7 16,2

Aluminio brillante (mV) 0,9 1 1,2

aluminio opaca (mV) 2,9 4 4,8

Resistencia termistor (Ω) 11250 68000 5180

Temperatura (°C) 79 93,8 103

Obteniendo la siguiente gráfica (Figura 1), donde se comparan los 3 procedimientos:

Figura 1. Comparación de voltajes para 4 superficies distintas, resistencias y temperaturas

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 2 3

Re

sist

en

cia

(Oh

m)

1 (pos.5), 2(pos. 7), 3 (High)

Resistencia termistor (Ω)

0

20

40

60

80

100

120

Tem

pe

ratu

ra (

°C)

Pos. 5, Pos. 7 y High respectivamente

Temperatura (°C)

En el caso del Procedimiento B, se recopilaron los datos de la tabla 2, donde se resumen los voltajes y los coeficientes de transmisión y absorción:

Tabla 2. Lectura de voltajes, coeficientes de absorción y transmisión, en los casos con y sin placas

Tipo de material

Lectura del voltímetro (mV) Coeficiente de transmisión CT

Coeficiente de

absorción CA

Sin placa interpuesta

Con placa interpuesta

Vidrio 15,2 0,1 0,006578947 0,99342105

Estereofón 15,3 0,3 0,019607843 0,98039216

Vidrio negro 15,5 0,25 0,016129032 0,98387097

Para el procedimiento C, se determinó el coeficiente del cual depende la temperatura y la intensidad radiante, el cual debe ser aproximado a 4. Este coeficiente se determinó a través de la resistencia de la lámpara a temperatura ambiente (R ref) y la gráfica del procedimiento, la cual posee una curva que relaciona la resistencia relativa y la temperatura para el filamento.

0

5

10

15

20

1 2 3 4

Vo

ltaj

e e

n m

V

Superficies: 1 (negra), 2 (blanca), 3 (Al. brillante), 4 (Al. opaca)

Valores de voltaje para 4 superficies

Perilla en posición 5

Posición 7

Posición HIGH

Tabla 3. Lectura de voltajes, resistencias, corriente y temperatura para un filamento.

R ref (Ω)= 0,5

V (V) I (A) R (Ω) Resistencia relativa T (K) Volt sensor (mV)

1,019 0,86 1,184883721 2,369767442 600 0,1

2,03 1,08 1,87962963 3,759259259 875 0,4

3,02 1,27 2,377952756 4,755905512 1060 1,1

4,06 1,45 2,8 5,6 1225 2

5 1,6 3,125 6,25 1360 3,2

6,01 1,78 3,376404494 6,752808989 1440 4,4

6,99 1,9 3,678947368 7,357894737 1550 6,1

8 2,03 3,9408867 7,881773399 1690 7,7

9 2,16 4,166666667 8,333333333 1750 9,4

10 2,27 4,405286344 8,810572687 1865 11,3

11,01 2,39 4,606694561 9,213389121 1900 13,2

12,02 2,51 4,788844622 9,577689243 1970 15,1

A partir de los datos de la Tabla 3, se obtiene la curva de la figura 2, de la cual se obtiene un ajuste potencial, con un coeficiente de 4,29; similar al valor esperado que estipula la Ley de Stefan-Boltzman. (1)

Figura 2. Voltaje del sensor en mV en función de la temperatura del filamento.

Bibliografía

(1) Ramírez, A., Gutiérrez, H. (2015). Manual de Prácticas, Laboratorio de Física General III, Universidad de Costa Rica.

y = 1E-13x4,2916 R² = 0,9977

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 500 1000 1500 2000 2500

Vo

lt s

en

sor

(mV

)

Temperatura T (K)

Voltaje sensor vs Temperatura