Stefan Boltzmanns lov

Formål: At eftervise at Stefan –Boltzmanns lov for sortstråling også gælder for en glødelampe.

Apparatur: 6V, 5A glødelampe ( pas på dem de er dyre), strømforsyning, termosøjle, ohmmeter, voltmeter, amperemeter, mikrovoltmeter.

Opstilling:

Termosøjlen placeres lige over pæren, fjern glasruden fra termosøjlen, mikrovoltmetret måler spændingen over termosøjlen.

Amperemetret serieforbindes til glødelampen, voltmetret parralelforbindes ved glødelampen.

Først måles resistansen over glødetråden ved stuetemperatur med ohmmetret , men

kan være vanskelig at måle.

Start med at lade glødelampen gløde ganske svagt, mens I indstiller amperemetret og voltmetrene på de rigtige måleområder.

Det er vigtigt at starte med så lav strømstyrke gennem pæren som muligt, og så derefter øge strømstyrken, da det varer flere timer at afkøle pæren.

Der måles sammenhørende værdier af strømstyrken I igennem pæren, spændingen U over pæren og spændingen U_termo over termosøjlen.

Teori:

Stefan-Boltzmanns lov siger at intensiteten målt i W/m² udstråling fra et sort legeme er proportional med T⁴, hvor T er den absolutte temperatur af det sorte legeme.

Derfor gælder

Hvor σ er Stefan – Boltzmanns konstant

Husk at der gælder

Intensiteten I af lyset er proportional med spændingen over termosøjlen , således at denne spænding er et mål for intensiteten. Vi har derfor:

, hvor q er en apparaturafhængig konstant.

Temperaturen i pæren bestemmes ved hjælp af resistansen i pæren.

Der gælder , at hvis t er temperaturen målt i og R₂₀ er resistansen af pæren ved 20,

så er resistansen R_t ved temperaturen t givet ved formlen:

,

hvor α er temperaturkoefficienten for den benyttede wolfram glødetråd.

Der gælder at

R_t kan beregnes vha strømstyrken I gennem pæren og spændingen U over pæren og Ohms lov .

I / A

U / V

R / Ω

U termo/ V

t /

T /K

Udfør en Powerreg på sammenhængen mellem U termo og T, eftervis herudfra T⁴ afhængigheden i Stefan – Boltzmanns lov.

20-05-2005