EXPERIMENTAL VERIFICATION OF THE STEFAN-BOLTZMANN LAW IN THE PHYSICS III COURSE OF THE ENGINEERING DEPARTMENT OF LA PLATA UNIVERSITY
Anales Afa Vol, Villa, Carlos Paz
2012
unpublished
R e c i b i d o : 0 2 / 1 2 / 1 2 ; A c e p t a d o : 2 6 / 0 8 / 1 3 El dictado de la materia Física IIIA de las carreras de Ingeniería Electrónica, Electricista y Química dictadas en la Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional de La Plata abarca dos módulos bimestrales. En el segundo de ellos se abordan temas de Física Moderna y entre las actividades de laboratorio establecidas, los alumnos realizan un experimento donde comprueban la ley de Stefan-Bolztmann determinando la dependencia
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... funcional de la irradiancia emitida por un cuerpo negro con su temperatura absoluta utilizando un cubo de Leslie. En el presente trabajo se describe el instrumental utilizado en el laboratorio, la metodología experimental realizada por los alumnos, se presentan las mediciones realizadas y se analiza la relación funcional entre la irradiancia emitida por el cubo de Leslie y su temperatura comprobando la Ley de Steffan-Boltzmann. Además, se determina el valor de la constante de Stefan-Boltzmann () analizando la relación de la radiación electromagnética emitida por la cara negra del cubo con su temperatura. Palabras Claves: Stefan-Boltzmann, cuerpo negro, temperatura, Ingeniería, laboratorio. (hasta 6) The Physics IIIA course of the Electronic, Electric and Chemical Engineering degrees of La Plata University includes two modules of two months each. The second teaching module includes Modern Physics topics and laboratory activities where students perform an experiment to verify the Stefan-Boltzmann law where they get the dependency of the radiation of the black body with the absolute temperature of the Leslie cube. In the present work, we describe the experimental methodology, the experimental equipment and we analyze the temperature dependence of the radiation emitted by the Leslie cube. Finally, we verified the Stefan-Boltzmann law and determine the Stefan-Bolzmann constant () from the temperature dependence of the radiation emitted by the black face of the Leslie cube. I. INTRODUCCIÓN La materia Física IIIA de la Facultad de Ingeniería de la UNLP incluye tópicos de física moderna. En particular, se dicta la teoría de Planck de la emisión de radiación de un cuerpo negro y se realiza una actividad de laboratorio donde los alumnos verifican la ley de Stefan-Boltzmann. Esta actividad consiste en determinar la irradiancia emitida por la superficie del cubo de Leslie en función de su temperatura. Para determinar la temperatura del cubo se estima la dependencia empírica entre la resistencia del termistor y su temperatura graficando los valores tabulados en el manual del fabricante [1]. Luego, a partir de la relación funcional entre la irradiancia emitida y la Autor a quién debe dirigirse la correspondencia. temperatura de la superficie, se determina un valor aproximado para la constante de Stefan-Boltzmann (). II. MARCO TEÓRICO Se denomina radiación térmica a la radiación emitida por un cuerpo como consecuencia de su temperatura distinta de 0 K [2]. Los cuerpos sólidos o líquidos (en estado condensado) emiten un espectro de radiación continuo. Los detalles del espectro son prácticamente independientes del material particular que se componen pero son fuertemente dependientes de su temperatura absoluta. Experimentalmente se encuentra que solo hay una clase de cuerpos que emiten espectros térmicos de características universales los cuales absorben toda la radiación que incide sobre ellos. Se los denomina cuerpos negros debido a que al no reflejar nada de radiación, a los mismos se los ve negros. Por definición, todos los
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