Opiekun: dr Piotr Biegański		Imię Nazwisko: Joanna Szmidt Monika Nadolna Wydział/kierunek: Inżynieria Środowiska Termin zajęć: środa godz.15:15
Temat: WYZNACZENIE STAŁEJ STEFANA - BOLTZMANNA		Nr ćwiczenia: 32
Termin wykonania ćwiczenia: 20.05.'09r.	Termin oddania sprawozdania: 27.05.'09r.	Ocena:

Wstęp:

Celem ćwiczenia jest zapoznanie z teorią promieniowania ciała doskonale czarnego oraz metodami doświadczalnego wyznaczania stałej Stefana - Boltzmanna .

Metoda stałej mocy : w metodzie tej zakłada się , że moc nieradiacyjna jest wprost proporcjonalna do różnicy temperatur między ciałem promieniującym a otoczeniem :

Pn (T) = k(T - T0 ) ; k - współczynnik proporcjonalności .

Dla ciała niepoczernionego P = k (Tn - To ) ;

dla ciała poczernonego P = Pr +/ k (Tc - To ) .

P-moc

Tn- temperatura ciała niepoczernionego

Tc- temperatura ciała poczernionego

To-temperatura otoczenia

S-pole powierzchni ciał

W celu wyznaczenia stałej w prawie Stefana -Boltzmanna metodą stałej mocy należy więc zmierzyć powierzchnię ciała , temperaturę otoczenia , moc zasilania , temperaturę równowagi ciała niepoczernionego oraz temperaturę równowagi takiego samego ciała lecz poczernionego , przy jednakowej mocy zasiania P .

Wyniki pomiarów:

S=

=2%

I	∆I	U	∆U	P	∆P	To	Tn	Tc	∆T	δ	∆δ
[A]	[A]	[V]	[V]	[W]	[W]	[°C]	[°C]	[°C]	[°C]	[ ]	[ ]
0,56	0,004	11,75	0,08	6,580	0,092	25,4	125,3	98,7	0,1	5,63	0,24
0,52	0,004	10,75	0,08	5,590	0,085	25,4	112,1	88,7	0,1	5,86	0,26

∆I=
=3,8mA=0,0038A , lecz przyjmujemy 0,004A ponieważ

mogliśmy odczytać wartości tylko do tego rzędu.

∆U=
=0,075V , przyjmujemy 0,08V

Wynik końcowy:

δ 1=

δ 2=

Wnioski i uwagi:

Na ustalenie temperatury równowagi czekano ok. 30 min. Jednak nawet po takim czasie temperatura nie była zupełnie stabilna. Za błąd pomiaru temperatury przyjęto 0,1°C

Wartość tabelaryczna stałej Stefana-Boltzmana wynosi:
δ=

Natomiast wartości uzyskane w tym doświadczeniu to:

δ 1=

δ 2=

Uzyskane wyniki mieszczą się w granicy błędu, co oznacza, że ćwiczenie zostało dość dokładnie wykonane. Aby uzyskać większą dokładność, należałoby znacznie wydłużyć czas oczekiwania na ustalenie się temperatury równowagi. Aby jednak ta temperatura była stabilna, doświadczenie należałoby przeprowadzać w izolowanym pomieszczeniu.

Prawo Stefana-Boltzmana wskazuje na bardzo szybki wzrost mocy promieniowania przy wzroście temperatury ciała promieniującego. Np. wzrost temperatury ciała doskonale czarnego od 800 K do 2400 K powoduje 81-krotny wzrost mocy promieniowania. Prawo Stefana-Boltzmana ma szerokie zastosowanie np. w astronomii. Opierając się na nim można obliczyć np. temperaturę słońca;

---