Cuestionario. ¿En qué frasco aumenta más rápido la temperatura y porqué?

CUESTIONARIO:

1. ¿En qué frasco aumenta más rápido la temperatura y porqué?

R= Aumenta más rápido en el frasco obscuro de ámbar porque es un cuerpo negro y un cuerpo negro se define como aquel que absorbe TODO el calor radiante que recibe, en comparación con el frasco transparente que no absorbe tanto calor y deja pasar los rayos de luz.

2. ¿Qué científicos estudiaron este fenómeno y a qué conclusión llegaron?

R= Gustav Kirchhoff

El nombre Cuerpo negro fue introducido por Gustav Kirchhoff en 1862. La luz emitida por un cuerpo negro se denomina radiación de cuerpo negro. Todo cuerpo con una temperatura por encima del cero absoluto (-273.15 °C) emite calor radiante (radiación infrarroja).

La ley de radiación de Kirchhoff postula que la radiación recibida (absorbida) y la repelida (emitida) por un cuerpo real están en equilibrio térmico, o dicho de otro modo, un cuerpo siempre emite exactamente la misma cantidad de calor que la que recibe. A partir de esta teoría podemos deducir que:

ε = α

Por lo que teóricamente un cuerpo puede absorber y repeler el 100 % de la radiación a la que está expuesto. Este hipotético cuerpo ideal fue descrito por Kirchhoff como

En este caso:

α = ε =1

Al contrario que con el cuerpo negro ideal, para los siempre es e < 1, porque cuando se trata de cuerpos reales hay que tener en cuenta otras características: la reflexión y la transmisión. Por lo tanto, en estos casos se aplica lo siguiente

ε + ρ + τ = 1

Wilhelm Wein

En 1893 el científico alemán Wilhelm Wein cuantificó la relación entre la temperatura de un cuerpo negro y la longitud de onda del pico espectral con la siguiente ecuación:

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Donde T es la temperatura en grados Kelvin. La ley de Wein (también conocida como la ley del desplazamiento de Wein) puede pronunciarse con las siguientes palabras «la longitud de onda de la emisión máxima de un cuerpo negro es inversamente proporcional a su temperatura». Esto tiene sentido; a longitud de onda de la luz más corta (mayor frecuencia) le corresponden fotones de mayor energía, lo que hace esperar que haga subir la temperatura del objeto.

Jasem Mutlaq.

Un cuerpo negro hace referencia a un objeto opaco que emite radiación térmica. Un cuerpo negro perfecto es aquel que absorbe toda la luz incidente y no refleja nada. A temperatura ambiente, un objeto de este tipo debería ser perfectamente negro (de ahí procede el término cuerpo negro.). Sin embargo, si se calienta a una temperatura alta, un cuerpo negro comenzará a brillar produciendo radiación térmica.

Stephan-Boltzman

En 1879, el físico austríaco Stephan Josef Stefan demostró que la luminosidad, L, de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura T.

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Donde A es el área de la superficie, alpha es una constate de proporción, y T es la temperatura en grados Kelvin. Esto significa que, si doblamos la temperatura (p.e. de 1000 a 2000 grados Kelvin), la energía total irradiada por un cuerpo negro se incrementaría por un factor de 24 o 16.

Cinco años después, el físico austriaco Ludwig Boltzman derivó la misma ecuación que hoy en día es conocida como la ley de Stephan-Boltzman. Si suponemos que tenemos una estrella esférica con radio R, entonces la luminosidad de esa estrella es

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Donde R es el radio de la estrella en cm, y alpha es la constante de Stephan-Boltzman, que tiene como valor: Alpha = 5,670 * 10^-5 erg/s/cm^2/K^-4.

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Lord Rayleigh y Max Planck

Estudiaron la radiación de cuerpo negro utilizando un dispositivo similar. Tras un largo estudio, Planck fue capaz de describir perfectamente la intensidad de la luz emitida por un cuerpo negro en función de la longitud de onda. Fue incluso capaz de describir cómo variaría el espectro al cambiar la temperatura. El trabajo de Planck sobre la radiación de los cuerpos negros es una de las áreas de la física que llevaron a la fundación de la maravillosa ciencia de la mecánica cuántica, pero eso, desafortunadamente, queda fuera del objetivo de este artículo. Lo que Planck y sus colegas descubrieron era que a medida que se incrementaba la temperatura de un cuerpo negro, la cantidad total de luz emitida por segundo también aumentaba, y la longitud de onda del máximo de intensidad del espectro se desplazaba hacia los colores azulados.

3. Menciona 3 aplicaciones del efecto fotoeléctrico

R= El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Heinrich Hertz (1887), al observar que el arco que salta entre dos electrodos conectados a alta tensión alcanza distancias mayores cuando se ilumina con luz ultravioleta que cuando se deja en oscuridad. Un año después, Halwachs hizo la importante observación de que la luz ultravioleta al incidir sobre un cuerpo cargado negativamente causaba la pérdida de su carga, mientras que no causaba efecto en cuerpos con carga positiva. Diez años más tarde, J.J. Thompson y P. Lenard demostraron independientemente, que la acción de la luz era la causa de la emisión de cargas negativas libres por la superficie del metal (“foto electrones”).

• Rayos x.

• Lámparas incandescentes (Alumbrado público).

• Celdas solares.

4. ¿Por qué la teoría clásica, no puede dar una explicación lógica, al fenómeno del efecto fotoeléctrico?

R= Se ha descubierto que una fotocorriente se observa en el instante en el que se ilumina el fotomaterial.

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