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3B SCIENTIFIC
Bedienungsanleitung
07/08 ALF
®
PHYSICS
Bolometer U8461300
1 Bohrung für Thermometer
2 Hartpapierrohr
3 Endplatte
1. Beschreibung
Das Bolometer dient zur Messung der Wärmestrahlung der Sonne.
Das Gerät besteht aus einem massiven Aluminiumzylinder mit geschwärzter Stirnseite in einem innen
geschwärzten Hartpapierrohr und zwei Endplatten
aus Plastik. Das Rohr und der Zylinder sind mit je
einer Bohrung zur Aufnahme eines Thermometers
versehen.
Die Schwärzung des Aluminiumzylinders verhindert
Reflexion der Wärmestrahlung, das Hartpapierrohr
dient zur Abschirmung von Streustrahlung.
2. Technische Daten
Aluminiumzylinder: ca. 30 mm x 40 mm Ø
Hartpapierrohr: ca. 195 mm x 50 mm Ø
Masse: ca. 350 g
3.Versuchsbeispiele
Zur Durchführung der Experimente sind folgende
Geräte zusätzlich erforderlich:
1 Thermometer +10 ... +30 °C U8451700
1 Stativfuß U13270
1 Stativstange, 470 mm U15002
1 Universalklemme U13261
1 Universalmuffe U13255
1 Digitale Stoppuhr U11902
1 Messschieber U10071
1 Elektronische Waage U42058
1 Tropfpipette
3.1 Bestimmung der durch Sonnenstrahlung
übertragenen Wärmemenge auf einen Aluminiumkörper
Die Übermittlung der Sonnenwärme auf die Erde
geschieht durch Wärmestrahlung. Die abgestrahlte
Wärmemenge ist abhängig vom Stand der Sonne
über dem Horizont und der Klarheit der Luft. Die
Erdatmosphäre „schluckt“ einen Teil der Sonnenstrahlung und zwar umso weniger je klarer das Wetter ist und je höher die Sonne steht.
1
Page 2
•
A
⋅
=
Bolometer in Stativmaterial aufbauen (Fig. 1).
• Bolometer so ausrichten, dass die Sonne genau
in Achsenrichtung einstrahlt. Der Schatten der
vorderen Endplatte fällt dann genau auf die hintere Platte.
• Bevor das Thermometer in die Bohrung des
Aluminiumzylinders gesteckt wird, einige Tropfen Wasser hinein geben, um den Wärmeübergang zu verbessern.
• Thermometer in die Bohrung stecken, Anfangs-
temperatur ablesen und in Tabelle notieren.
• In einer Messreihe von 10 Minuten alle 60 Se-
kunden Temperatur ablesen und notieren.
• Hintere Endplatte abziehen, Aluminiumzylinder
abschrauben und durch Wägung seine Masse m
bestimmen.
• Durchmesser d der geschwärzten Fläche mit dem
Messschieber messen und die Fläche A errechnen.
• Erwärmung des Aluminiumzylinders in einem
Temperatur-Zeit-Diagramm darstellen. Durch
die Messpunkte eine Ausgleichsgerade legen.
Die Temperaturerhöhung ΔT pro Minute ergibt sich
aus der Steigung der Gerade.
Die Wärmemenge Q, die der geschwärzten Fläche des
Aluminiumzylinders in der Minute zugeführt wird,
lässt sich aus der Temperaturerhöhung pro Minute
ΔT, der Masse m des Aluminiumzylinders und der
spezifischen Wärmekapazität von Aluminium
c
Al
berechnen.
TmcQ
Δ⋅⋅= (1)
Al
Die spezifische Wärmekapazität von Aluminium
J
896c
beträgt
• Die Strahlungsleistung S pro Flächeneinheit (je
cm
S =
=
Al
2
und min) mittels Gleichung 2 berechnen.
Q
(2)
°
Ckg
⋅
Luft ist ein schlechter Wärmeleiter, so dass Wärmeleitung in diesem Versuch nur eine untergeordnete
Rolle spielt. Da die erwärmte Luft nach oben strömt
und nicht in Richtung auf den „schwarzen Körper“,
trägt auch die Wärmeströmung nicht zur Erwärmung
des Aluminiumzylinders bei.
• Glühlampe in Lampenfassung drehen und mit
der Stromversorgung verbinden.
• Hartpapierrohr abnehmen und Aluminiumzylin-
der mit Endplatte in Stativmaterial aufbauen
(Fig. 2).
• Aluminiumzylinder im Abstand l von ca. 4 cm
vom Glühfaden der Lampe positionieren.
• Analog zu Experiment 3.1 Wärmemenge und
Strahlungsleistung pro Flächeneinheit bestimmen.
Denkt man sich die Strahlungsquelle als punktförmig
und um diese herum eine Kugel mit dem Radius
r = l, so ergibt sich die Gesamtstrahlungsleistung S
G
der Glühlampe aus dem Produkt der berechneten
Strahlungsleistung S und der Kugeloberfläche A
SAS
G
0
:
O
°
C
Fig. 1 Messung der Wärmestrahlung der Sonne
3.2 Bestimmung der Strahlungsleistung einer
Glühbirne
Zusätzlich erforderlich:
°C
1 Lampenfassung E14 U8495320
1 Glühlampe 12 V, 25 W, E14 als Verbrauchsmaterial
1 Transformator mit Gleichrichter (230 V, 50/60 Hz)
U33300-230
oder
1 Transformator mit Gleichrichter (115 V, 50/60 Hz)
U33300-115
Experimentierkabel
Fig. 2 Bestimmung der Strahlungsleistung einer Glühbirne
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Instruction sheet
07/08 ALF
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PHYSICS
Bolometer U8461300
1 Hole for thermometer
2 Cardboard tube
3 End-plate
1. Description
A bolometer is used for measuring the heat radiation
from the sun.
The instrument consists of a solid aluminium
cylinder with a blackened end surface inside a
cardboard tube, which is blackened on its inner
surface and has two plastic end-plates. A hole is
provided in the tube and the cylinder for inserting a
thermometer.
The blackened surface of the aluminium cylinder
prevents reflection of the incoming heat radiation,
and a blackened cardboard tube screens the cylinder
from ambient background radiation.
2. Technical data
Aluminium cylinder: ≈ 30 mm × 40 mm Ø
Cardboard tube: ≈ 195 mm × 50 mm Ø
Weight: 350 g approx.
3. Sample experiments
To carry out the experiments the following
equipment is required in addition:
1 Thermometer +10 ... +30 °C U8451700
1 Tripod stand, 150 mm U13270
1 Stand rod, 470 mm U15002
1 Universal jaw clamp U13261
1 Universal clamp U13255
1 Digital stopwatch U11902
1 Set of Vernier callipers, 150 mm U10071
1 Electronic scale, 2500 g U42058
1 Pipette dropper
3.1 Measuring the quantity of heat transferred to
an aluminium body by solar radiation
Heat from the sun is transmitted to the earth by
thermal radiation. The intensity of the thermal
radiation depends on the position of the sun above
the horizon and the clarity of the atmosphere. The
earth’s atmosphere “swallows up” a fraction of the
solar radiation. That fraction may be smaller
according to how clear the weather is and how high
the sun is in the sky.
1
Page 4
•
A
⋅
=
Set up the bolometer as shown in Figure 1, using
the stand, rod and clamps.
• Adjust the bolometer so that the sunlight shines
exactly along its axis. The shadow of the front
end-plate should then fall exactly onto the rear
end-plate.
• Before inserting the thermometer into the hole
in the aluminium cylinder, put in a few drops of
water to improve the transfer of heat.
• Insert the thermometer into the hole, read the
initial temperature, and record it in a table.
• In a series of measurements over a period of 10
minutes, read the temperature at intervals of 60
seconds and record the values.
• Remove the rear end-plate, unscrew the
aluminium cylinder, and determine its mass m
by weighing.
• Using the callipers, measure the diameter d of
the blackened surface and calculate the area A.
• Plot a graph of temperature against time to
show the heating-up of the aluminium cylinder.
Draw a line of best fit through the data points.
The temperature rise per minute, ΔT, is obtained
from the gradient of the line.
The quantity of heat Q received by the blackened
Air is a poor conductor of heat, and therefore
thermal conduction makes only a very small
contribution in this experiment. Furthermore, as the
heated air near the lamp flows upward and not
towards the “black body”, thermal convection also
makes no significant contribution to the heating of
the aluminium cylinder.
• Screw the filament lamp into the lamp socket
and connect to the power supply.
• Remove the cardboard tube and support the
aluminium cylinder with one end-plate using a
stand and clamp (Fig. 2).
• Position the aluminium cylinder so that its
distance l from the lamp filament is about 4 cm.
• Determine the quantity of heat per minute and
the radiation power per unit area in the same
way as in Experiment 3.1.
If the lamp filament is regarded as a point source of
radiation, the total radiation power S
by the lamp is the amount received by a sphere of
radius r = l. Therefore it is the product of the
calculated radiation power per unit area, S, and the
surface area of the sphere A
SAS
G
0
:
O
surface of the aluminium cylinder in one minute can
be calculated from the temperature rise per minute
ΔT, the mass m of the cylinder, and the specific heat
capacity of aluminium
TmcQ
Δ⋅⋅= (1)
Al
c :
Al
The specific heat capacity of aluminium is
J
896c
=
Al
• Using Equation 2, calculate the radiation power
per unit area (heat input per cm
Q
(2)
S =
3.2 Measuring the radiation power of a filament
.
°
Ckg
⋅
2
per minute).
Fig. 1 Measuring the radiation power of the sun
lamp
Additional equipment needed:
1 E14 lamp socket U8495320
1 Filament lamp 12 V, 25 W, type E14 as sold for
°C
domestic use
1 Transformer with rectifier (230 V, 50/60 Hz)
U33300-230
or
1 Transformer with rectifier (115 V, 50/60 Hz)
U33300-115
Experiment leads
Fig. 2 Measuring the radiation power of a filament lamp
that is emitted
G
°
C
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Instructions d'utilisation
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Bolomètre U8461300
1 Plaque d'extrémité
2 Tube en papier durci
3 Alésage pour thermomètre
1. Description
Le bolomètre sert à la mesure du rayonnement
thermique du soleil.
L'appareil est constitué d'un corps cylindrique massif
en aluminium à face avant noircie inséré dans un
tube en papier durci noirci à l'intérieur et muni de
deux plaques d'extrémité. Le tube et le cylindre
présentent chacun un alésage permettant d'introduire un thermomètre.
Le noircissement du cylindre en aluminium empêche
la réflexion du rayon thermique, le tube en papier
durci sert d'écran contre le rayonnement diffusé.
2. Caractéristiques techniques
Cylindre en aluminium : env. 30 mm x 40 mm Ø
Tube en papier durci : env. 195 mm x 50 mm Ø
Masse: env. 350 g
3.Exemples d'expériences
Les appareils supplémentaires suivants sont nécessaires à la réalisation des expériences :
1 thermomètre +10 ... +30 °C U8451700
1 socle pour statif U13270
1 tige statif, 470 mm U15002
1 pince universelle U13261
1 noix universelle U13255
1 chronomètre numérique U11902
1 pied à coulisse U10071
1 balance électronique U42058
1 pipette compte-goutte
3.1 Détermination de la quantité de chaleur
transmise à un corps en aluminium par le
rayonnement solaire
La transmission de la chaleur solaire à la terre a lieu
par rayonnement thermique. La quantité de chaleur
dégagée dépend de la position du soleil à l'horizon
et de la clarté de l'air. L'atmosphère terrestre « absorbe » une partie du rayonnement solaire : cette
quantité absorbée diminue au fur et à mesure que la
clarté du temps et que la hauteur du soleil augmentent.
• Monter le bolomètre sur le statif (fig. 1).
• Orienter le bolomètre de façon à ce que l'inci-
dence des rayons du soleil soit exactement dans
le sens de l'axe. L'ombre de la plaque d'extrémi-
1
Page 6
té avant doit alors tomber exactement sur la
A
⋅
=
plaque d'extrémité arrière.
• Avant d'insérer le thermomètre dans l'alésage
du cylindre en aluminium, mettre quelques
gouttes d'eau afin d'améliorer le transfert de
chaleur.
• Placer le thermomètre dans l'alésage, lire la
température initiale et l'inscrire dans le tableau.
• Lire et noter la température toutes les 60 se-
condes dans le cadre d'une série de mesures de
10 minutes.
• Enlever la plaque d'extrémité arrière, dévisser le
cylindre en aluminium et calculer sa masse m en
le pesant.
• Mesurer le diamètre d de la surface noircie à
l'aide du pied à coulisse et calculer la surface A.
• Représenter le réchauffement du cylindre en
aluminium sur un diagramme températuretemps. Tracer une droite d'interpolation en reliant les points de mesure.
L'augmentation de la température ΔT par minute
résulte de la pente ascendante de la droite.
La quantité de chaleur Q, qui est ajoutée en une
minute à la surface noircie du cylindre en aluminium, peut être calculée à partir de l'augmentation
L'air étant un mauvais conducteur de chaleur, la
conduction thermique ne joue qu'un rôle secondaire
dans le cadre de cette expérience. Etant donné que
l'air réchauffé se déplace vers le haut et non pas en
direction du « corps noir », le flux thermique ne
contribue pas seulement à réchauffer le cylindre en
aluminium.
• Visser l'ampoule sur la douille et la brancher sur
l'alimentation électrique.
• Enlever le tube en papier durci et monter le
cylindre en aluminium muni de la bague d'extrêmité sur le statif (fig. 2).
• Positionner le cylindre en aluminium à un écart
l d'env. 4 cm du filament incandescent de l'ampoule.
• Comme pour l'expérience réalisée au point 3.1,
déterminer la quantité de chaleur et la puissance rayonnée par unité de surface.
Si l'on imagine la source de rayonnement sous forme
de point entourée d'une sphère de rayon r = l, la
puissance totale rayonnée S
de l'ampoule électrique
G
est obtenue à partir du produit de la puissance rayonnée calculée S et de la surface de la sphère A
SAS
G
0
de la température par minute ΔT, de la masse m du
cylindre en aluminium et de la capacité thermique
spécifique de l'aluminium
TmcQ
Δ⋅⋅= (1)
Al
c .
Al
La capacité thermique spécifique de l'aluminium est
J
896c
=
Al
• Calculer la puissance rayonnée S par unité de
surface (par cm
°
Ckg
⋅
2
et par min.) à l'aide de l'équa-
tion 2.
Q
(2)
S =
3.2 Détermination de la puissance rayonnée d'u-
Fig. 1 Mesure du rayonnement thermique du soleil
ne ampoule électrique
Equipement supplémentaire requis :
1 douille de lampe E14 U8495320
1 ampoule électrique 12 V, 25 W, E14 (matériel d'u-
°C
sage)
1 transformateur avec redresseur (230 V, 50/60 Hz)
U33300-230
ou
1 transformateur avec redresseur (115 V, 50/60 Hz)
U33300-115
Câble d'expérimentation
Fig. 2 Détermination de la puissance rayonnée d'une
ampoule électrique
:
O
°
C
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Istruzioni per l'uso
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Bolometro U8461300
1 Foro per termometro
2 Tubo di carta dura
3 Piastra terminale
1. Descrizione
Il bolometro serve per la misurazione della
radiazione termica del sole.
L'apparecchio è costituito da un cilindro di alluminio
massiccio con parte frontale annerita che viene
inserito in un tubo di carta dura annerito e due
piastre terminali in plastica. Il tubo e il cilindro sono
dotati risp. di un foro per l’alloggiamento di un
termometro.
L’annerimento del cilindro di alluminio previene la
riflessione della radiazione termica, il tubo di carta
dura funge da schermatura contro la radiazione
diffusa.
2. Dati tecnici
Cilindro di alluminio: ca. 30 mm x 40 mm Ø
Tubo di carta dura: ca. 195 mm x 50 mm Ø
Peso: ca. 350 g
3. Esempi di esperimenti
Per l'esecuzione degli esperimenti sono inoltre
necessari i seguenti apparecchi:
1 termometro +10 - +30 °C U8451700
1 piede di supporto U13270
1 asta di supporto, 470 mm U15002
1 morsetto universale U13261
1 manicotto universale U13255
1 cronometro digitale U11902
1 calibro a corsoio U10071
1 bilancia elettronica U42058
1 contagocce
3.1 Determinazione della quantità di calore
trasmessa attraverso la radiazione solare su
un corpo di alluminio
La trasmissione del calore solare sulla terra avviene
per mezzo di radiazione termica. La quantità di
calore irradiata dipende dalla posizione del sole
sopra l’orizzonte e dalla limpidezza dell’aria.
L’atmosfera terrestre “si mangia” una parte della
radiazione solare e precisamente, tanto meno
quanto più è sereno il tempo e quanto più il sole si
trova in alto.
1
Page 8
•
A
⋅
=
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
TmcQ
Δ⋅⋅= (1)
Al
c .
Al
La capacità termica dell’alluminio è pari a
J
896c
=
Al
• Calcolare la potenza irradiata S per unità di
superficie (risp. cm
°
Ckg
⋅
2
e min) mediante l’equazione
2.
Q
(2)
S =
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
della
G
lampadina risulta dal prodotto della potenza
irradiata calcolata S e dalla superficie della sfera A
SAS
G
0
:
O
°
C
Fig. 1 Misurazione della radiazione termica del sole
3.2 Determinazione della potenza irradiata di
una lampadina
°C
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
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Con riserva di modifiche tecniche
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Fig. 2 Determinazione della potenza irradiata di una
lampadina
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Instrucciones de uso
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Bolómetro U8461300
1 Orificio para termómetro
2 Tubo de papel laminado
3 Placa extrema
1. Descripción
El bolómetro sirve para la medición de la radiación
térmica del sol.
El aparato de compone de un cilindro macizo de
aluminio con superficie frontal ennegrecida dentro
de un tubo de papel laminado de superficie
interna ennegrecida llevando dos placas de plástico
gris a los extremos. El tubo y el cilindro están
dotados de un orificio para la colocación de un
termómetro.
El ennegrecimiento del cilindro de aluminio evita
la reflexión de la radiación térmica, el tubo de
papel laminado sirve como apantallamiento de la
radiación de dispersión.
2. Datos técnicos
Cilindro de aluminio: ≈ 30 mm x 40 mm Ø
Tubo de papel laminado: ≈ 195 mm x 50 mm Ø
Masa: ≈ 350 g
3.Experimentos ejemplares
Para la realización de los experimentos se
requieren adicionalmente los siguientes aparatos:
1 Termómetro +10 ... +30 °C U8451700
1 Pie soporte U13270
1 Varilla soporte, 470 mm U15002
1 Pinza universal U13261
1 Nuez universal U13255
1 Cronómetro digital U11902
1 Pie de rey U10071
1 Balanza electrónica U42058
1 Pipeta de goteo
3.1 Determinación de la cantidad de calor
transmitida a un cuerpo de aluminio por la
radiación solar
La transmisión del calor del sol hacia la tierra tiene
lugar por radiación solar. La cantidad de calor
irradiada depende de la posición del sol sobre el
horizonte y de la claridad del aire. La atmósfera de
la tierra se “traga“ una parte de la radiación solar,
siendo menor mientras más claro esté el tiempo y
la altura del sol sea mayor.
1
Page 10
A
⋅
=
Se monta el bolómetro utilizando material de
•
soporte (Fig. 1).
• El bolómetro se orienta de tal forma que el sol
brille en dirección de su eje central. La sombra
de la placa extrema delantera cae sobre
exactamente sobre la placa extrema trasera.
• Antes de insertar el termómetro en el orificio
del cilindro de aluminio, se ponen unas gotas
de agua en el mismo, para mejorar el paso del
calor.
• Se inserta el termómetro en el orificio, se mide
la temperatura inicial y se anota en la tabla.
• En una serie de medidas en un intervalo de 10
minutos se lee y se anota la temperatura cada
60 segundos.
• Se retira la placa extrema trasera, se
desatornilla el cilindro de aluminio y se
determina su masa m con la balanza
electrónica.
• Se mide el diámetro d de la superficie
ennegrecida utilizando un pie de rey y se
calcula la superficie A.
• Se representa gráficamente, en un diagrama T
– t, el recalentamiento del cilindro de
aluminio. Se traza una recta de compensación
por medio de los puntos de medida.
El aumento de la temperatura por minuto ΔT se
obtiene de la pendiente de la recta.
La cantidad de calor Q que se le suministra por
minuto a la superficie de cilindro de aluminio
ennegrecida, se puede calcular a partir del
aumento de temperatura por minuto ΔT, de la
masa m del cilindro de aluminio y de la capacidad
calorífica específica del aluminio
TmcQ
Δ⋅⋅= (1)
Al
c
Al
.
La capacidad calorífica específica del aluminio es
J
c
Al
= 896
de:
• Se calcula la potencia de radiación S por
unidad de superficie (por cm
°
Ckg
⋅
2
y min.) por
medio de la ecuación 2.
Q
(2)
S =
alternativamente
1 Transformador con rectificador (115 V, 50/60 Hz)
U33300-115
Cables de experimentación
El aire es un mal conductor del calor, así que la
conducción de calor en este experimento juega
sólo un papel secundario. Como el aire recalentado
fluye hacia arriba y no en dirección del “cuerpo
negro“, la corriente de calor no aporta nada al
recalentamiento del cilindro de aluminio.
• Se lleva la lámpara incandescente al casquillo y
se conecta a la fuente de alimentación.
• Se retira el tubo de papel laminado y el
cilindro de aluminio con la placa extrema se
monta en el material de soporte (Fig. 2).
• Se coloca el cilindro de aluminio a una
distancia l de aprox. 4 cm de la lámpara
incandescente.
• Analógicamente al experimento 3.1 se calcula
la cantidad de calor y la potencia de radiación
por unidad de superficie.
Si uno se imagina la fuente de radiación como
fuente puntual, y alrededor de ella una esfera de
radio r = l, se obtiene así la potencia total de
radiación S
radiación medida S por la superficie de la esfera A
G
Fig. 1 Medición de la radiación de calor solar
como el producto de la potencia de
G
SAS
0
°
C
:
O
°C
3.2 Determinación de la potencia de radiación
de una lámpara incandescente
Se requiere adicionalmente:
1 Casquillo de lámpara E14 U8495320
1 Lámpara incandescente 12 V, 25 W, E14 como
material de consumo
1 Transformador con rectificador (230 V, 50/60 Hz)
U33300-230
Elwe Didactic GmbH • Steinfelsstr. 6 • 08248 Klingenthal • Alemania • www.elwedidactic.com
3B Scientific GmbH • Rudorffweg 8 • 21031 Hamburgo • Alemania • www.3bscientific.com
Se reservan las modificaciones técnicas
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Fig. 2 Determinación de la potencia de radiación de una
bombilla incandescente
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Instruções para o uso
07/08 ALF
®
FÍSICA
Bolómetro U8461300
1 Furo para termômetro
2 Tubo de papelão
3 Placa terminal
1. Descrição
O Bolómetro serve para a medição da radiação de
calor do sol.
O aparelho consiste de um cilindro de alumínio
maciço com o lado frontal enegrecido dentro de um
tubo de papelão enegrecido no seu interior e duas
placas terminais de plástico. Tanto o tubo, como o
cilindro estão munidos de uma furação para a
recebimento de um termômetro.
O enegrecimento do cilindro de alumínio evita a
reflexão da radiação de calor, o papelão serve para
resguardar contra a radiação espalhada.
2. Dados Técnicos
Cilindro de alumínio: aprox. 30 mm x 40 mm Ø
Tubo de papelão: aprox.195 mm x 50 mm Ø
Massa: aprox. 350 g
3. Exemplos de ensaios
Para a realização dos ensaios são necessários os
seguintes aparelhos adicionais:
1 Termômetro +10 ... +30°C U8451700
1 Pé de tripé U13270
1 Barra de tripé, 470 mm U15002
1 Pinça universal U13261
1 Manga universal U13255
1 Cronômetro digital U11902
1 Medidor deslizante U10071
1 Balança eletrônica U42058
1 Pipeta de gotejar
3.1 Determinação da quantidade de calor
transmitida através da radiação solar sobre
um corpo de alumínio
A transmissão do calor solar para a terra acontece
por médio de radiação de calor. A quantidade do
calor radiada depende da posição do sol sobre o
horizonte e da claridade do ar. A atmosfera da terra
“engole“ uma parte da radiação solar e por tanto
menos, quanto mais claro seja o tempo e quanto
mais alto esteja situado o sol.
1
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Montar o Bolómetro no material do tripé (Fig. 1).
A
⋅
=
•
• Orientar o Bolómetro de tal maneira, para que o
sol irradie exatamente em sentido do eixo. Assim
a sombra da placa anterior cairá exatamente
sobre a placa posterior.
• Antes de pôr o termômetro dentro da furação do
cilindro de alumínio, introduza algumas gotas
de água para melhorar a transição de calor.
• Introduzir o termômetro na furação, ler a
temperatura inicial e anotá-la numa tabela.
• Numa série de medição de 10 minutos, ler e
anotar a temperatura a cada 60 segundos.
• Retirar a placa posterior, desenroscar o cilindro
de alumínio e por meio de pesagem estabelecer
a sua massa m.
• Medir o diâmetro d da superfície enegrecida
com o medidor deslizante e calcular a superfície
A.
• Representar o aquecimento do cilindro de
alumínio num diagrama de temperatura –
tempo. Traçar uma linha de nível nos pontos de
medição.
A elevação de temperatura ΔT por minuto é
mostrada pela subida da reta.
O volume de calor Q, o qual é levado a cada minuto
à superfície enegrecida do cilindro de alumínio,
pode ser calculado a partir da elevação de
temperatura por minuto ΔT, a massa m do cilindro
de alumínio e da capacidade especifica de
aquecimento do alumínio
TmcQ
Δ⋅⋅= (1)
Al
c .
Al
A capacidade de aquecimento do alumínio é:
J
896c
=
Al
• Calcular o poder de radiação S de cada unidade
de superfície (cada cm
°
Ckg
⋅
2
e min.) segundo a
equação 2.
Q
S =
(2)
O ar é um condutor de calor ruim, de maneira que a
condução de calor deste ensaio somente faz um
papel subordinado. Como o ar aquecido flui para
cima e não em direção ao “corpo negro“, o fluxo de
calor também não contribui para aquecer o cilindro
de alumínio.
• Enroscar a lâmpada incandescente no suporte
de lâmpada e conectar com o fornecimento de
energia.
• Retirar o tubo de papelão e montar o cilindro de
alumínio com a placa terminal no material do
tripé (Fig. 2).
• Posicionar o cilindro de alumínio a distancia l
desde aprox. 4 cm do fio incandescente da
lâmpada.
• Análogo ao experimento 3.1 determinar o
volume de calor e poder de radiação por
unidade de superfície.
Se nos imaginarmos uma fonte de radiação
puntiforme e em volta desta uma esfera com o raio
r = l, resultará o poder de radiação total S
da
G
lâmpada incandescente do produto do poder de
radiação calculado S e da superfície da esfera A
SAS
G
0
:
O
°
C
Fig. 1 Medição da radiação de calor solar
3.2 Determinação do poder de radiação de uma
lâmpada incandescente
°C
Adicionalmente é necessário:
1 Suporte de lâmpada E14 U8495320
1 Lâmpada incandescente 12 V, 25 W, E14 como
material de consumo.
1 Transformador com regulador (230 V, 50/60 Hz)
U33300-230
ou
1 Transformador com regulador (115 V, 50/60 Hz)
U33300-115
Fig. 2 Determinação do poder de radiação de uma
lâmpada incandescente
Cabo de ensaio
Elwe Didactic GmbH ▪ Steinfelsstr. 6 ▪ 08248 Klingenthal ▪ Alemanha ▪ www.elwedidactic.com
3B Scientific GmbH ▪ Rudorffweg 8 ▪ 21031 Hamburgo ▪ Alemanha ▪ www.3bscientific.com
Sob reserva de alterações técnicas
© Copyright 2008 3B Scientific GmbH
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