Proponha um procedimento experimental para determinar a emissividade e de uma placa pintada usando equilíbrio…

Questão

Proponha um procedimento experimental para determinar a emissividade e de uma placa pintada usando equilíbrio radiativo em vácuo. Inclua esquema, equações necessárias, medidas a realizar, tratamento de dados e exemplo numérico com P_in = 3,0 W, área A = 0,010 m², T_plate = 350 K, T_env = 300 K. Use a lei de Stefan–Boltzmann P_rad = e s A (T_plate^4 - T_env^4) e s = 5,67×10?8 W/m²·K4.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Montagem: placa pintada (A conhecida) montada em câmara de vácuo com aquecedor elétrico cuja potência P=V·I medida. Evacuar para eliminar convecção. Aquecer até regime estacionário; medir T_plate (termopar) e T_env (blindagem). Equação: e = P_in / [s A (T_plate^4 - T_env^4)]. Exemplo: s=5,67×10?8; T_plate^4-T_env^4 = 350^4-300^4 = 6,90625×10^9 K^4; s A (?T^4)=5,67×10?8·0,01·6,90625×10^9 ˜ 3,918 W ? e = 3,0/3,918 ˜ 0,766. Tratamento de erro: medir ?P, ?T_plate, ?T_env; propagar: (?e/e)^2 ˜ (?P/P)^2 + [ (4 T_plate^3 ?T_plate)/(T_plate^4-T_env^4) ]^2 + [ (4 T_env^3 ?T_env)/(T_plate^4-T_env^4) ]^2. Relatar fontes de sistemática (radiação refletida, gradientes, emissividade dependente da temperatura) e procedimentos de mitigação (blindagem, repetir medidas, calibração do termopar, confirmar linearidade elétrica).

Explicação

O procedimento experimental proposto utiliza um sistema de equilíbrio radiativo em vácuo, garantindo a eliminação de convecção e a precisão nas medições de temperatura e potência. A aplicação da lei de Stefan-Boltzmann permite calcular a emissividade da placa a partir da diferença de temperatura e da potência fornecida, enquanto o tratamento de erros assegura a confiabilidade dos resultados. A identificação de fontes de erro sistemático e as estratégias de mitigação são essenciais para aumentar a precisão do experimento.

Raio-X da questão

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