Sprawdzanie prawa Stefana-Boltzmana.

(1)

Ćwiczenie: 89

Temat: Sprawdzanie prawa Stefana-Boltzmanna. Literatura:

1. B. Jaworski, A. Dietłaf, Kurs fizyki t. 3: Procesy falowe, Optyka, Fizyka atomowa i jądrowa, PWN Warszawa 1984.

2. B.M. Jaworski, A.A. Piński, Elementy fizyki t.2 PWN, Warszawa 1976.

3. PHYWE series of publication, laboratory experiments, Physics, Katalog firmy Phywe SYSTEME GMBHA Co.

Zagadnienia kolokwialne:

1. Charakterystyka promieniowania termicznego. Emisja energetyczna. Zdolność emisyjna. Zdolność absorpcyjna ciała.

2. Promieniowanie ciała doskonale czarnego. Prawo Stefana-Boltzmanna. Prawo Wiena. Hipoteza Plancka kwantów energii.

3. Zależność oporu elektrycznego od temperatury. 4. Zjawisko Seebecka. Termoogniwa.

5. Metoda eksperymentalnego sprawdzenia prawa Stefana –Boltzmanna. Zadania doświadczalne:

1. Zmierzyć rezystancję włókna żarówki w temperaturze pokojowej. W tym celu połączyć żarówkę wraz z opornikiem zabezpieczającym 100 Ω do źródła napięcia zmiennego według schematu:

Uwaga: Natężenie prądu powinno być małe rzędu 50mA-100mA, aby włókno żarówki nie ogrzało się w znaczący sposób.

2. Wyznaczyć rezystancję Rtp włókna żarówki w temperaturze pokojowej tp ze wzoru:

,

(1) gdzie

(2)

I- natężenie prądu płynącego przez żarówkę.

Wyznaczyć rezystancję Rtp włókna żarówki w temperaturze 00C ze wzoru:

, (2) gdzie stałe materiałowe α i β dla wolframu wynoszą:

α=4,82*10-3_K-1_{, β= 6,67*10}-7_K-2_.

3. Z układu przedstawionego w punkcie 1 usunąć opór zabezpieczający 100 Ω. Na linii żarówki ustawić ogniwo termoelektryczne w taki sposób, by padało na nie promieniowanie włókna żarówki. Odległość osłony ogniwa termoelektrycznego od żarówki powinna wynosić około 5 cm. Wyjście termopary połączyć z czułym miliwoltomierzem np. multimetrem V640. Ustawić natężenie prądu płynącego przez żarówkę na I1=2A i zmierzyć odpowiadające mu napięcie U1 na włóknie żarówki oraz

napięcie na termoparze Uterm. Obliczyć opór R1 rozgrzanego włókna:

(3)

oraz temperaturę T1 włókna w skali Kelwina ze wzoru:

(4)

przy czym R0 jest rezystancją włókna w temperaturze 00C (wzór 2).

Pomiary i obliczenia powtórzyć dla większych natężeń zwiększając natężenie prądu co 0,5 A. Jednakże nie wolno przekroczyć Imax= 5,5 A.

Wyniki pomiarów zamieścić w tabeli:

Lp I [A] U [V] R [Ω] T [K] Uterm [mV] 1 2 …. …. …. ….

(3)

4. Sporządzić wykres zależności: ln(Uterm)od ln(T). Określić współczynnik kierunkowy