Radiação Térmica e Carga Massa

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO

CURSO DE LICENCIATURA EM

FÍSICA

LABORATÓRIO AVANÇADO PARA O ENSINO DE FÍSICA

RELATÓRIO 01

RADIAÇÃO TÉRMICA

Identificação

Aluno: Luís Carlos Ferreira

Matricula: 20092404235

Polo: Paracambi

Rio de Janeiro, 07 de Agosto de 2016

Conteúdo

Radiação térmica

Experiência da aula 1 ......................................................................................

Experiência da aula 2 ......................................................................................

Experiência da aula 3 ........................................................................................

Parte experimental ...........................................................................................

Objetivo

        O objetivo deste relatório é descrever o procedimento adotado para compreender a radiação térmica e sua intensidade por área.

Introdução

        O experimento foi montado em casa e testado no laboratório de Física do CEDERJ do Pólo de Paracambi.

        O calor é energia em transito, essa energia é transportada po meio de ondas eletromagnética na frequência do infravermelho. Na transmissão de calor por radiação esse fato é mais evidente.

        Um corpo devido a sua temperatura emite energia na forma de radiação eletromagnética, chamda de radiação térmica. Em oposição à transferência de energia na forma de calor, através dos processs de condução e convecção, a transferência de energia devido à radiação térmica não necessita de um meio e pode ocorrer no vácuo.

        No vácuo todos as formas de energia radiante se propagam com a velocidade da luz. O comprimento de onda eletromagnética (E-M) é relacionado com a sua frequencia pela equação:

c = λ.v

        A radiação eletromagnética (E-M) se caracteriza pela oscilação entre um campo elétrico e um campo magnético está classificado de acordo com a frequência de ondas. A radição é produzida de forma natural ou artificial. Na natureza, a radiação ultravioleta (raios UV) e a infravermelha são aquelas produzidas por corpos que apresentam calor, sendo o Sol a principal fonte. A radiação ultravioleta também pode ser obtida artificialmente através de lâmpadas ou camaras de brozeamento arificial.

        

Desenvolvimento

        A radiação faz a transferencia da energia térmica, calor, pela emissão de ondas eletromagnéticas que carregam a energia do objeto emissor. A sua emissão ocorre a qualquer temperatura mais que o zero absoluto. A faixa de frequencias (ou equivaletemente de comprimentos de comprimentos de onda) da radiação térmica se estende basicamene na faixa dos Raios-X até a faixa das microondas. A distribuição de intensidade da radiação em função do comprimento de onda é chamada de distribuição espectral ou espectro de emissão e depende fortemente da temperatura. A radiação emitida está distribuída cotinuamente sobre todos os comprimentos de onda para qualquer dada temperatura.

Aula 1

Experimento 1

        O objetivo é determinar a absorção, emissão e a reflexão por superficies distintas através do Cubo de Leslie; a relação entre a potência de radiação com a distancia fonte- sensor(Lei do inverso do quadrado); a lei de Stefan-Boltzmann

        

Metodologia

        O cubo de Lesldo Cubo de Leslie é composto por quatro faces distintas (negra, branca, alunimio polido e aluminio rugoso), cada face apresenta emissão diferentes de radiaçõa, esta faces são aquecidas atraves de uma lâmpada. A partir do aquecimento das faces mede-se a intensidade de radiação emitida por cada qual com uma termopilha. A temperatura do cubo é determinada usando-se um ohmimetro conectado as entradas de Thermistor na base do cubo.

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Figura 1: Cubo de Leslie

Equipamentos Necessários: 

• Sensor de radiação (termopilha),
• Cubo de radiação térmica,
• Milivoltímetro,
• Placa de vidro de janela,
• Placas de outros materiais,
• Ohmímetro.
• Lâmpada de Stefan-Boltzmann

        Montar o cubo, homímetro, o sensor e o voltímetro como representado abaixo:

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Figura 1.1: diagrama da experiência da emissão da radiação por diferentes supeficies

Roteiro e coleta dos dados 

1. Liguei o cubo de radiação térmica e coloque o interruptor na posição “HIGH”. Preste atenção escala do ohmímetro. Espere entre 5 a 20 minutos até que a leitura do interruptor estabilize. Quando o valor lido baixar aproximadamente 40 Kw, mude o interruptor que esta na posição “HIGH” para 5.0 (se for pré-aquecido, basta apenas colocar o interruptor em 5.0). Quando o cubo atingir o equilibrio térmico, a leitura no ohmímetro vai flutuar em torno de um valor relativamente fixo. Utilize o sensor de radiação para medir a radiação emitida por cada uma das quatro superficies do cubo. Coloque o sensor de forma que as hastes na sua extremidade do cubo (isto assegura que a distancia de leitura seja a mesma para todas as superficies)
2. Anote as suas medições na Tabela 1.2, anote também a resistência do termistor (valor indicado no ohmimetro). Utilize a tabela na base do cubo para determinar a temperatura correspondente.

Note: para transformar o valor da potencia emitida por unidade de área, é necessário converter a leitura do sensor de radiação de mV para mW/m2. Para isso utiliza-se o fator de conversão fornecido pelo fabricante que neste caso é S/K = 22mV/mW. Assim, para a potencia por unidade de área, teremos: Vtermopuha/(S/K)a onde a = área do sensor.