A RADIAÇÃO TÉRMICA

RADIAÇÃO TÉRMICA

Relatório Científico referente à disciplina de Laboratório de Física II

Belo Horizonte

Setembro/2016

Sumário

1.        INTRODUÇÃO        4

2.  PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        8

2.1 Materiais Utilizados        5

2.3 Procedimentos e Analise        5

3. CONCLUSÃO        8

REFERÊNCIAS        9

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1. INTRODUÇÃO

Um sistema pode trocar calor com um ambiente através de ondas eletromagnéticas. Geralmente, as ondas eletromagnéticas que transferem calor são chamadas de radiação térmica. Uma pessoa, por exemplo, ao se aproximar de uma fogueira é aquecida pela radiação térmica proveniente do fogo.

 O calor do Sol chega até nós por radiação térmica, o que quer dizer que uma onda eletromagnética não depende de um meio material para se propagar, já que entre o Sol e a Terra existe uma grande região de vácuo.

Todo objeto cuja temperatura está acima de 0 K emite radiação térmica. De acordo com a lei de Stefan-Boltzmann, a taxa P com a qual um objeto emite energia através de radiação eletromagnética é dada por:

[pic 1]

em que depende da emissividade e da área A da superfície do objeto e é uma constante física conhecida como constante de Stefan-Boltzmann. A emissividade tem um valor entre 0 e 1, dependendo da composição da superfície. Uma superfície com a emissão máxima de 1 é chamada de radiador de corpo negro, mas uma superfície como essa é um limite ideal e não existe na natureza. [pic 2][pic 3][pic 4]

O presente experimento consistiu em medir a potência irradiada pelo filamento de uma lâmpada em função de sua temperatura e verificar se os dados experimentais são compatíveis com a lei de Stefan-Boltzmann. Para isso, foram necessários serem calculados as tensões (V) e as correntes (I). Para cada par de medidas (V,I) foram calculados a resistência do filamento e posteriormente as potências irradiadas pela lâmpada.

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2 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

2.1 Materiais Utilizados

• Dois Multímetros digitais
• Lâmpada de filamento de tungstênio de 130 V e 15W
• Termômetro
• Fonte de tensão alternada (varivolt)
• Cabos diversos

2.3 Procedimentos e Análises

O circuito foi montado conforme a figura abaixo:

[pic 5]

Fonte: Caderno de Atividades de Laboratório – Física Geral II PUC Minas.

Como a lâmpada ainda não havia sido aquecida utilizamos o multímetro digital para medir a resistência de seu filamento (), e o termômetro para medir a temperatura ambiente (), a qual, expressamos em kelvin.[pic 6][pic 7]

[pic 8]

  =>  [pic 9][pic 10]

Alimentamos a lâmpada com a fonte varivolt e medimos a tensão V e a corrente I na lâmpada, conforme Tabela 1. Para cada par de medidas (V, I), calculamos a resistência do filamento (a resistência varia com a sua temperatura). Posteriormente fizemos os cálculos da potência irradiada pela lâmpada.

Tabela 1:Uma lâmpada, de resistência R à temperatura T, emite radiação a uma taxa P, quando submetida a uma tensão V em um circuito com corrente I.

[pic 11]

Fonte: Elaborado pelo autor

Para calcularmos resistência do filamento (R (Ω)) utilizamos a seguinte equação:

Tabela 2: Resistência do Filamento

[pic 12]
[pic 13]	[pic 14]
[pic 15]	[pic 16]
[pic 17]	[pic 18]

Fonte: Elaborado pelo autor

Para calcularmos T (K) utilizamos a equação conforme Tabela 3 (em que , é o coeficiente de temperatura para a resistividade do tungstênio).[pic 19]

Tabela 3: Temperatura (em Kelvin) do filamento da lâmpada para cada valor de R

[pic 20]
[pic 21]	[pic 22]
[pic 23]	[pic 24]
[pic 25]	[pic 26]

Fonte: Elaborado pelo autor

O calculo da potência irradiada pela lâmpada foi encontrado conforme Tabela 4:

Tabela 4: Potência irradiada pela lâmpada

W[pic 27]
[pic 28]	[pic 29]
[pic 30]	[pic 31]
[pic 32]	[pic 33]

Fonte: Elaborado pelo autor

Após todos estes procedimentos, plotamos o Gráfico com auxílio do programa Scidavis e verificamos se a dependência entre P e T correspondia ao previsto na equação . Fizemos uma regressão linear para obter o valor da constante.[pic 34]