3B Scientific Bolometer - Manual (Page 8)

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• Installare il bolometro nello stativo (fig. 1).
• Allineare il bolometro in modo che il sole irradi
esattamente nella direzione dell’asse. L’ombra
della piastra terminale anteriore andrà a finire
esattamente sulla piastra posteriore.
• Prima di inserire il termometro nel foro del
cilindro di alluminio, farvi cadere dentro alcune
gocce di acqua al fine di migliorare il passaggio
del calore.
• Inserire il termometro nel foro, rilevare la
temperatura iniziale e annotarla nella tabella.
• In una serie di misurazioni di 10 minuti, rilevare
la temperatura e annotarla ogni 60 secondi.
• Estrarre la piastra terminale posteriore, svitare il
cilindro di alluminio e, mediante pesatura,
determinare il suo peso m.
• Misurare il diametro d della superficie annerita
con il calibro a corsoio e calcolare la superficie
A.
• Rappresentare il riscaldamento del cilindro di
alluminio in un diagramma tempo-temperatura.
Utilizzare i punti di misura per tracciare una
retta del risultato.
L’aumento di temperatura
ΔT per minuti risulta
dall’incremento della retta.
La quantità di calore Q, alimentata alla superficie
annerita del cilindro di alluminio in un minuto, si
calcola dall’aumento di temperatura per minuto
ΔT,
dal peso m del cilindro di alluminio e dalla capacità
termica specifica dell’alluminio
Al
c .
T m c Q
Al
Δ ⋅ ⋅ =
(1)
La capacità termica dell’alluminio è pari a
C kg
J
896 c
Al ° ⋅
=
• Calcolare la potenza irradiata S per unità di
superficie (risp. cm
2 e min) mediante l’equazione
2.
A
Q
S
=
(2)
3.2 Determinazione della potenza irradiata di
una lampadina
Dotazione supplementare necessaria:
1 portalampada E14 U8495320
1 lampadina da 12 V, 25 W, E14 come materiale di
consumo
1 trasformatore con raddrizzatore (230 V, 50/60 Hz)
U33300-230
oppure
1 trasformatore con raddrizzatore (115 V, 50/60 Hz)
U33300-115
Cavo per esperimenti
L’aria è un cattivo conduttore termico, tanto che la
conducibilità termica ha un ruolo secondario in
questo esperimento. Poiché l’aria riscaldata fluisce
verso l’alto e non in direzione del “corpo nero”,
nemmeno la convezione termica contribuisce al
riscaldamento del cilindro di alluminio.
• Ruotare la lampadina nel portalampada e
collegarla all’alimentazione.
• Rimuovere il tubo di carta dura e installare il
cilindro di alluminio con la piastra terminale
nello stativo (fig. 2).
• Posizionare il cilindro di alluminio ad una
distanza l di ca. 4 cm dal filamento
incandescente della lampadina.
• Determinare come per l’esperimento 3.1 la
quantità di calore e la potenza irradiata per
unità di superficie.
Se si pensa alla sorgente di irradiazione come una
sorgente puntiforme e intorno ad essa una sfera con
raggio r = l, la potenza irradiata totale S
G
della
lampadina risulta dal prodotto della potenza
irradiata calcolata S e dalla superficie della sfera A
O
:
S A S
G
⋅ =
0
°C
Fig. 1 Misurazione della radiazione termica del sole
°C
Fig. 2 Determinazione della potenza irradiata di una
lampadina