Selección de problemas "Radiación térmica".

 

Problema 1.

   La potencia de radiación de un cuerpo negro es de 34 kW. Hallar la temperatura de este cuerpo si el área de su superficie es de 0,6m2.

 

Problema 2.

   Una lámina de color negro se encuentra colocada de manera tal que los haces de luz incidente caen sobre ella perpendicularmente. ¿Hasta que temperatura se calienta la lámina si en cada minuto caen 2 calorías por  1cm2 de su superficie?

 

Problema 3.

   Calcule la temperatura de la superficie del sol, si se sabe que en el espectro de radiación del sol, lo corresponde una mayor emisión de energía a la longitud de onda de 4,75·10-5cm. Considere que el sol emite como un cuerpo negro.

 

Problema 4.

 Generalmente se considera que el valor medio de la energía que emite 1 cm2 de la superficie terrestre en un minuto es de 0,13 calorías. Considerando la Tierra como un cuerpo negro, determine la temperatura media de su superficie y la longitud de onda a la cual corresponde el máximo de la energía que se radia. (1 cal = 4,18 J).

 

Problema 5.

 Un cuerpo negro se calienta a una temperatura a) 106K,  b) 103K. Calcule a que longitud de onda le corresponde la mayor cantidad de energía emitida.

 

Problema 6.

  La temperatura de la superficie de las estrellas llamadas “enanas blancas” es de 1∙104K. ¿En qué parte del espectro se encuentra el máximo de su radiación?

 

Problema 7.

  Sobre 1 cm2 de la superficie terrestre caen 1,92 calorías de energía térmica por minuto. Encuentre cuál es la temperatura de la superficie del sol, bajo la suposición que éste radia como un cuerpo negro. La distancia entre el sol y la tierra es 1,5·1011m y su radio es de 6,96∙108 m.

 

Problema 8

   Un cuerpo negro se encuentra a una temperatura 2900 K. Como resultado de enfriamiento de este cuerpo, la longitud de onda correspondiente a la radiancia espectral máxima sufrió una variación de 9 nm. ¿Hasta qué temperatura se enfrió el cuerpo?

 

Problema 9.

     Un filamento metálico  cuyo diámetro es 0,2 mm se calienta con corriente eléctrica hasta una temperatura de 3000 K. Calcule que tiempo demorará en enfriarse, después de apagarse (desconectarse), hasta una temperatura de 800 K. Considere que el filamento emite como un cuerpo negro y que no recibe ninguna energía del medio que le rodea. Desprecie cualquier efecto que produzca  la perdida de su energía. La densidad del filamento es 19 g/cm3 y el calor específico es 0,037 cal/(g·K).  (1 cal = 4,1868J).

 

Problema 10.

  Calcule  la  corriente   que  tiene que pasar por  un  filamento  metálico  cuyo diámetro  es   0,1 mm  que  se  encuentra  en  una  bombilla  al  vacío,  para  que su  temperatura  sea  de  2500 K.  Considere  que  el  filamento  emite  como  un cuerpo  negro.  Desprecie  las  pérdidas  de  energía  por  conducción.  La resistividad del filamento es de 2,5∙10-4 Ωcm.

 

Problema 11.

   ¿Cuál es la potencia radiada por un alambre de nicromel de 1,0 m de longitud que tiene un diámetro de 0,15 cm a una temperatura de 727° C si su emisividad es de 0,92?

 

Problema 12.

   A partir de la fórmula de Planck para la radiancia espectral encontrar:

 a) la ley de Stefan-Boltzman,

 b) la ley de desplazamiento de Wien.