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Wärmestrahlung mit Thermosäule und Leslie-Würfel

Allgemein

Ein an vier Seitenflächen mit unterschiedlichen Oberflächen versehener Würfel, der sogenannte Leslie-Würfel, emittiert wie jeder Körper Wärmestrahlung, wobei der Emissionsgrad an seinen verschiedenen Seiten wegen ihrer verschiedenartigen Beschaffenheit unterschiedlich ist. Im Experiment wird dieser Strahlungswürfel mit heißem Wasser gefüllt und die von seinen Flächen ausgehende Wärmestrahlung in Abhängigkeit von der Temperatur mit einer Thermosäule gemessen. In der Thermosäule sind mehrere Thermoelemente in Reihe geschaltet, ihre Messstellen absorbieren die auftreffende Strahlung, wogegen sich ihre Vergleichsstellen auf Umgebungstemperatur befinden. Deshalb ist die Ausgangsspannung der Thermosäule ein relatives Maß für die Strahlungsintensität. D3303bild00.jpg

Bilder

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Versuchsaufbau

 

 

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Im  Experiment wird der Leslie-Würfel mit heißem Wasser gefüllt und die von seinen Flächen ausgehende Wärmestrahlung in Abhängigkeit von der Temperatur mit einer Thermosäule nach Moll gemessen.

 

Video

Durchführung

Material:

Strahlungswürfel nach Leslie (Sammlungsraum Schrank 13 Regal a)
Glasrohr zur Abschirmung (Sammlungsraum Schrank 13 Regal a)
KTY-Box mit Temperaturfühler (Sammlungsraum Schrank Regal c)
µv-BOX  (Sammlungsraum Schrank Regal c)
Cassy Interface (Sammlungsraum Schrank Regal c  bzw. Hörsaal Untertischmontage)
Thermosäule nach Moll (Sammlungsraum Schrank 14 Regal b)
Kleine optische Bank Reiter und Zubehör (Hörsaal Vorbereitungsraum Schrank 28)
Wasserkocher (Hörsaal Vorbereitungsraum)      
Trichter, 75 mm (Hörsaal Vorbereitungsraum Glastisch)
Kleine Tischkamera (Hörsaal Vorbereitungsraum)

Optional:

Digitales Temperaturmessgerät (Sammlungsraum Schrank 40)
Temperaturfühler NiCr-Ni (Sammlungsraum Schrank 40)
Mikrovoltmeter (Sammlungsraum Schrank 40)

 Aufbau:

Leslie-Würfel gegenüber der Thermosäule platzieren. Temperaturfühler im Halter befestigen und einstecken. Am Rechner Cassy Program File aufrufen. µV-Box und KTY-Box auf Cassy aufstecken und mit der Thermosäule und dem Temperaturfühler verbinden.
 

Durchführung:

Würfel mit Wasser von Raumtemperatur füllen und Wärmeausgleich abwarten. Die angezeigte Thermospannung bei Raumtemperatur am Cassy als Null definieren (calibrieren). Würfel mit heißem Wasser aus dem Wasserkocher voll füllen und
die unterschiedlichen Seiten des Würfels nacheinander zur Thermosäule drehen. Die schwarze Fläche bei unterschiedlichen Temperaturen (Mischtemperatur) messen  und zugehörige Spannungswerte notieren, um die Abhängigkeit der gemessenen Thermospannung von der vierten Potenz der absoluten Temperatur T zui zeigen.
 


Hinweise:

Störende Einflüsse vermeiden und die Thermosäule während der Messung weder berühren noch in ihrer Nähe hantieren, ebenfalls Zugluft und Änderung der Raumtemperatur sowie Störstrahlungen vermeiden.

 

Dokumente

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#tags

D 33.3, Strahlungswürfel nach Leslie, Leslie, Lesley-Würfel, Stefan-Boltzmann, Kirhoffsches Strahlungsgesetz, Schwarzer Körper

 

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