Travaux Pratiques - Thermodynamique - 2ème année de CPGE scientifique, voie MP, Loi de Stefan-Boltzmann

Marwan Brouche

Description

Ce module est composé de deux TP : (1) (1) Conduction thermique dans une barre cylindrique (2) Loi de Stefan-Boltzmann

Sujets

• Classe préparatoire aux grandes écoles
• Cours
• Public Readiness and Emergency Preparedness Act
• exercices

Informations

• Publié par: travaux-pratiques-cpge
• Publié le: 01 janvier 2010
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• Langue: Français

Extrait

Marwan Brouche Ecole Supérieure d’Ingénieurs de Beyrouth, LIBAN 2010-2011

Loi de Stefan-Boltzmann But du TP  La loi empirique de Stefan-Boltzmann stipule que, l’énergie émise par un corps noir par unité de temps et unité de surface est proportionnelle à la puissance quatrième de sa température. Dans ce TP, on s’intéresse au filament d’une ampoule à incandescence considéré dans une première approximation comme un corps noir. Plus particulièrement on cherche les variations de l’énergie émise par ce filament, lorsque sa température varie.

A/ Principe I-Loi de Planck et loi de Stefan-Boltzmann D’après la loi de Planck pour le rayonnement du corps noir, la densité spectrale d’énergie (énergie par unité de volume et unité de longueur d’onde) émise par un corps noir en équilibre à la température absolueTest donnée par : 8 π hc1 = u λ ( T ) 5 λ ⎛ hc ⎞ exp− ⎜ ⎟ 1 ⎝ λ kT ⎠ −34 8−1 oùh=6,63.10J.sest la constante de Planck,c=3,00.10m.sest la vitesse de la −23−1 lumière dans le vide etk=1,38.10J.Kest la constante de Boltzmann. L’énergie totaleܧሺܶሻémise par le corps noir par unité de temps et unité de surface s’obtient c en intégrant la luminance spectrale, L ( T ) =u ( T ) , sur toutes les directions du demi- λ λ 4 π espace et sur toutes les longueurs d’onde. On obtient alors la loi de Stefan-Boltzmann suivante pour le rayonnement du corps noir : 4 E ( T ) = σ T 5 4 π 2 k −8−2−4 avecσ = =5,67.10 w.m .K qui est la constante de Stefan-Boltzmann. 3 2 15h c II-Principe de l’expérience Une lampe à incandescence est alimentée par un générateur de tension alternative. Le filament de la lampe chauffe et envoie dans l’espace un rayonnement thermique assimilé au rayonnement du corps noir. Une thermopile connectée à un amplificateur de mesure délivre une tension continueU therm qui est proportionnelle au flux d’énergie reçue. 1