L'irraggiamento

Il terzo modo con il quale un corpo pùò scambiare calore, è l’irraggiamento, che consiste nell’emissione o nell’assorbimento di radiazione elettromagnetica, che ha luogo anche nel vuoto. La Terra, ad esempio, riceve calore dal Sole per irraggiamento. Verrà qui mostrato come la quantità di energia raggiante assorbita o emessa da un corpo, dipenda dalle proprietà della sua superficie.

[materiale occorrente] [predisposizione e acquisizione] [domande]

Materiale occorrente

kit per lo studio dell’irraggiamento
2 sensori di temperatura
1 lampada da 100 watt
calcolatrice grafica TI-89
interfaccia CBL2

 

Predisposizione e acquisizione

1

Nel kit per lo studio dell’irraggiamento vi sono tre dischi di alluminio aventi la stessa superficie. Il primo ha entrambe le facce lucidate, il secondo ha una faccia annerita e il terzo ha entrambe le facce annerite. Monta il primo e il secondo sull’apparecchio e inserisci un sensore di temperatura nella loro impugnatura. Spingi fino in fondo i sensori in modo che le loro punte siano a contatto con i dischi e poi serra i volantini di fissaggio.

2

Avviato il programma PHYSICS, predisponi perché possano essere utilizzati due sensori di temperatura. Dovrai collegare il disco parzialmente annerito alla porta CH 1 dell’interfaccia, e quello lucidato alla porta CH 2.

Esegui il monitoraggio delle temperature e attendi fino a quando sono eguali, poi prosegui.

Nel MENU PRINCIPALE, seleziona GRAFICO VS TEMPO e imposta i seguenti parametri

  • intervallo tra campionamenti: 1s;
  • campionamenti: 500.

Alla domanda QUANDO TRACCIO? rispondi premendo il tasto 2: DURANTE ACQUISIZIONE e disponi per le seguenti opzioni: Ymin = 15 °C ; Ymax = 25 °C ; Yscl = 1.

3

Disponi l’apparecchio di fronte alla lampada da 100 W, orientando i dischi in modo che siano rivolti verso il filamento della lampada, alla distanza di circa 20 cm. Accesa la lampada, dai inizio all’acquisizione dei dati premendo il tasto ENTER. Otterrai due grafici simili a quelli riportati in figura.

Linea sottile: disco parzialmente annerito
Linea marcata: disco totalmente lucidato

 
4

Sostituisci il disco lucidato con quello avente entrambe le facce annerite.

Ripeti l’esperimento, avendo cura di attendere che le temperature iniziali siano eguali.

Otterrai due grafici simili a quelli della figura.

Linea sottile: disco parzialmente annerito
Linea marcata: disco totalmente annerito

 

Prima di rispondere alle domande che seguono, rifletti sul fatto che entrambi i dischi riemettono dalle loro facce, nell’ambiente circostante, parte del calore che assorbono dalla lampada.

Domande

  1. In quale dei due dischi si è avuto il maggiore innalzamento della temperatura?
  2. Quale disco ha assorbito la maggiore quantità di calore nello stesso intervallo di tempo?
  3. Ritieni che la diversa potenza assorbita sia collegata al diverso aspetto delle facce esposte all’irraggiamento?
  4. Se l’esposizione alla radiazione sella lampada dovesse proseguire per lungo tempo, che valore assumerebbe la temperatura dei due dischi?
  5. Come spieghi il fatto che il disco totalmente annerito raggiunga, a parità di tempo, una temperatura inferiore a quella del disco parzialmente annerito?
  6. E’ ragionevole pensare che le superfici annerite, nei confronti di quelle non annerite, abbiano un potere superiore non solo di assorbimento ma anche di emissione del calore?