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Radiação Térmica

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Universidade Estadual de LondrinaLaboratrio de Fsica Moderna6FIS-027

Radiao Trmica

Rafael Bratifich Turma 0001

Prof Dr Amrico Tsuneo Fujii afujii@uel.br

Centro de Cincias Exatas Departamento de Fsica - UEL

Sumrio1.0 Objetivo.........................................................................................................................05 2.0 Introduo.....................................................................................................................06 3.0 O Cubo de Leslie...........................................................................................................08 3.1 Metodologia...........................................................................................................08 3.2 Materiais Usados para o Experimento...............................................................08 3.3 Montagem e Procedimentos Experimentais.......................................................09 3.4 Resultados.............................................................................................................10 3.5 Anlise dos Resultados........................................................................................11 4.0 Lei do Inverso do Quadrado.........................................................................................13 4.1 Metodologia...........................................................................................................13 4.2 Materiais Usados para o Experimento...............................................................13 4.3 Montagem e Procedimentos Experimentais.......................................................13 4.4 Resultados.............................................................................................................14 4.5 Anlise dos Resultados........................................................................................15 5.0 Lei de Stefan-Boltzman................................................................................................25 5.1 Metodologia...........................................................................................................25 5.2 Materiais Usados para o Experimento...............................................................25 5.3 Montagem e Procedimentos Experimentais.......................................................26 5.4 Resultados.............................................................................................................26 5.5 Anlise dos Resultados........................................................................................28 6.0 Concluso......................................................................................................................40 7.0 Bibliografia....................................................................................................................40

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Lista de Figuras1 Radiao eletromagntica propagando-se no espao...................................................06 2 Emisso de radiao de um corpo negro em funo do comprimento de onda e a comparao entre a teoria clssica e os resultados de Planck....................................07 3 O Cubo de Leslie ............................................................................................................08 4 Diagrama experimental para obter a radiao no Cubo de Leslie..............................09 5 Radiao em funo da Temperatura (Tabela 1)..........................................................11 6 Radiao em funo da Temperatura (Tabela 2)..........................................................11 7 Diagrama Experimental para obter a Lei do Inverso do Quadrado da distncia......13 8 Radiao1 em funo da distncia (Tabela 4)...............................................................17 9 Radiao1 em funo do recproco da distncia (Tabela 4)..........................................18 10 Radiao1 em funo do recproco da distncia ao quadrado (Tabela 4)..................18 11 Radiao1 em funo do recproco da distncia ao cubo (Tabela 4)...........................19 12 Radiao2 em funo da distncia (Tabela 5).............................................................19 13 Radiao2 em funo do recproco da distncia (Tabela 5)........................................20 14 Radiao2 em funo do recproco da distncia ao quadrado (Tabela 5)..................20 15 Radiao2 em funo do recproco da distncia ao cubo (Tabela 5)...........................21 16 log(Radiao1) em funo do log(distncia) (Tabela 4)...............................................22 17 log(Radiao2) em funo do log(distncia) (Tabela 5)...............................................23 18 Uma fonte de luz com diferentes densidades de fluxo em funo da distncia........24 19 Diagrama experimental para obter a Lei de Stefan-Boltzmann...............................26 20 Radiao1(V) em funo da Temperatura(K)..............................................................31 21 Radiao1(V) em funo da [Temperatura(K)] 2................................................................31 22 Radiao1(V) em funo da [Temperatura(K)]3..........................................................32 23 Radiao1(V) em funo da [Temperatura(K)]4..........................................................32 24 Radiao1(V) em funo da [Temperatura(K)]5..........................................................33 25 Radiao2(V) em funo da Temperatura(K)..............................................................33 26 Radiao2(V) em funo da [Temperatura(K)]2 .........................................................34 27 Radiao2(V) em funo da [Temperatura(K)]3..........................................................34 28 Radiao2(V) em funo da [Temperatura(K)]4..........................................................35 29 Radiao2(V) em funo da [Temperatura(K)]5..........................................................35 3

30 log(Radiao1(V)) em funo da log(Temperatura(K))...............................................37 31 log(Radiao2(V)) em funo da log(Temperatura(K))...............................................38

Lista de Tabelas1 Radiao emitida pelas diferentes faces em funo da temperatura.........................10 2 Radiao emitida pelas diferentes faces em funo da temperatura.........................10 3 Radiao emitida em funo da distncia....................................................................14 4 Radiao1 emitida em funo da distncia e 1/[Distncia(m)]n, sendo n=1, 2, 3........15 5 Radiao2 emitida em funo da distncia e 1/[Distncia(m)]n, sendo n=1, 2, 3........16 6 Dados do ajuste linear da Figura 16.............................................................................22 7 Dados do ajuste linear da Figura 17.............................................................................23 8 Dados experimentais Tenso e Corrente na Lmpada e Radiao encontrada no detector..........................................................................................................................26 9 Dados experimentais Tenso e Corrente na Lmpada e Radiao encontrada no detector..........................................................................................................................27 10 Clculo da Resistncia e Temperatura a partir da Tenso e da Corrente na Lmpada para a primeira srie de medidas (Tabela 8).............................................28 11 Clculo da Resistncia e Temperatura a partir da Tenso e da Corrente na Lmpada para a segunda srie de medidas (Tabela 9)..............................................28 12 Relao entre a Radiao e a [Temperatura] n, sendo n=1,2,3,4 e 5 para os valores da Tabela 10.......................................................................................................................29 13 Relao entre a Radiao e a [Temperatura] n, sendo n=1,2,3,4 e 5 para os valores da Tabela 11.......................................................................................................................30 14 Dados do ajuste linear da Figura 30...........................................................................37 15 Dados do ajuste linear da Figura 31...........................................................................38

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1.0 ObjetivoO seguinte experimento realizado no Laboratrio de Fsica Moderna da Universidade Estadual de Londrina tem como objetivo compreender a natureza da Radiao Trmica e determinar 1.) A diferena entre a absoro, emisso e a reflexo por superfcies distintas atravs do Cubo de Leslie. 2.) A relao entre a potncia de radiao com a distncia fonte-sensor (Lei do Inverso do Quadrado). 3.) A Lei de Stefan-Boltzmann

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2.0 IntroduoToda radiao eletromagntica origina-se do movimento de cargas eltricas. Assim todos os corpos emitem radiao eletromagntica como resultado do movimento trmico de suas molculas; esta radiao, chamada radiao trmica, uma mistura de diferentes comprimentos de onda. Podemos constatar a existncia desta radiao ao aproximar de uma brasa incandescente, tambm percebemos esta radiao na cor avermelhada adquirida pelo carvo ao queimar. O carvo normalmente preto, ou seja no reflete a luz, mas ao alcanar uma temperatura suficientemente alta, passa a emitir na parte visvel do espectro uma quantidade de radiao suficiente para observao. Em temperaturas suficientemente altas toda matria emite luz visvel. O fato de existir uma correlao entre temperatura e emisso de radiao no em si surpreendente. Afinal, de acordo com a viso corpuscular da matria, temperatura uma medida da agitao randmica das partculas. Como as partculas que constituem a matria possuem cargas e cargas em movimento emitem radiao, o fenmeno de radiao trmica qualitativamente entendvel na luz da teoria clssica, porm, indescritvel quantitativamente. J.C.Maxwell props que esse tipo de energia (radiao trmica) viaja pelo espao na forma de ondas constitudas por uma componente de campo eltrico e uma componente de campo magntico, perpendiculares entre si e ambas osciland