Laboratorium Podstaw Fizyki

Nr ćwiczenia: 32

Temat ćwiczenia: Wyznaczanie stałej Stefana-Boltzmana

Nazwisko i Imię prowadzącego kurs: Dr. Inż. Tadeusz Wiktorczyk

Wykonawca:
Imię i Nazwisko, Nr Indeksu, wydział	Piotr Wierzbicki, 195849 wydz. Elektroniki Piotr Krajewski, 184121, wydz. Elektroniki
Termin zajęć	Wtorek 9:15 - 11:00
Numer grupy ćwiczeniowej	4
Data oddania sprawozdania	20.11.2012
Ocena końcowa

Zatwierdzam wyniki pomiarów.

Data i podpis prowadzącego zajęcia ............................................................

Adnotacje dotyczące wymaganych poprawek oraz daty otrzymania

poprawionego sprawozdania

1. Cel ćwiczenia

W tym ćwiczeniu należało ustawić tą samą moc zasilania do ciała idealnie poczernionego oraz niepoczernionego. Następnie należało odczytać wartość temperatury na tych ciałach, po jej ustabilizowaniu się. W tym ćwiczeniu wyznaczymy stałą Stefana-Boltzmana za pomocą metody jednakowych mocy.

1. Spis przyrządów

-Urządzenie do badania temperatury ciał

-Termos z lodem

-Termometr

-Woltomierz i Amperomierz

-Przewody i protokoły

1. Wyniki pomiarów:

Temperatura otoczenia:

T_o = 24,9[^oC] = 298,05[K]

Pole powierzchni mierzonych ciał:

S = 2,74 * 10^-3 [m²]

Błąd względny powierzchni:

$\frac{\backslash t\text{ΔS}}{S}\ $= 2%

Prąd grzałki ciała poczernionego:

I_c = 0,768 [A]

Napięcie grzałki ciała poczernionego:

U = 9 [V]

Temperatura ciała poczernionego:

T_c =108,3[^oC] = 381,45 [K]

Prąd grzałki ciała nie poczernionego:

I = 0,779 [A]

Napięcie grzałki ciała niepoczernionego:

U = 8,908 [V]

Temperatura ciała poczernionego:

T_n = 148,8 [^oC] = 421,95 [K]

1. Opracowanie wyników oraz niepewności pomiarów

Napięcie średnie grzałki:

U = $\frac{Uc + Un}{2}$ = 8,954 [V]

Prąd średni grzałki:

I = $\frac{Ic + In}{2}$ = 0,7735

Moc średnia grzałki:

P = U*I = 6,926 [W]

Różnica napięć grzałki:

ΔU = U_c-U_n = 0,092 [V]

Różnica prądów grzałki:

ΔI = I_c-I_n = 0,011 [A]

Błąd bezwzględny mocy obliczony za pomocą różniczki zupełnej:

ΔP = I * ΔU + U * ΔI = 0,1697 [W]

Błąd względny pola powierzchni ciał:

ΔS = S * 2% = 5,48 * 10^-5 [m²]

Niepewność stałej Stefana-Boltzmana:

Δσ = ΔP+ΔS

Stała Stefana-Boltzmana:

σ = $\frac{\Phi\left( Tn - Tc \right)}{S\left( Tc4 - T04 \right)\left( Tn - T0 \right)}$= 6,221822 * 10^-8 ± 0,1698

1. Wnioski

Stała wyznaczona w przypadku naszego ćwiczenia trochę różni się od stałej Stefana-Boltzmana która powinna wynieść 5,67 * 10^-8. Jest to spowodowane prawdopodobnie złym odczytem temperatury który i tak przebiegał dość długo. Temperatura nie zdążyła się jednak w pełni zrównoważyć