Corpo nero - Dipartimento di Matematica e Fisica

Corpo nero
Materiali: Lastrina di alluminio, polistirolo espanso, termometro a fondo scala 100 °C, alcool
denaturato, mina di matita, bacchetta isolante.
Metodo: Prima di tutto preparare la soluzione per annerire la lastrina. Strofinare con carta abrasiva
la mina di matita e sciogliere la polvere in alcool denaturato. Spalmare la tintura così ottenuta sulla
lastrina. Disporre la lastrina verticalmente, con il pannello di polistirolo espanso posto sul retro per
isolarla termicamente. Sistemare il termometro fra lastrina e polistirolo, eventualmente utilizzando
alluminio per alimenti al fine di migliorare l’accoppiamento termico alla lastrina. Fissare la
bacchetta perpendicolarmente alla lastrina e utilizzarla per orientare la lastrina in direzione del sole.
Tenere la lastrina coperta con un panno fino a che non si è pronti per la presa-dati. La lastrina, una
volta scoperta, inizia a scaldarsi. Registrare la temperatura del termometro ogni 30 s, finché non
aumenta più. Adesso mettere in ombra la lamina mediante un cartoncino tenuto a distanza. Ripartire
con le misure di temperatura cadenzate di 30 s.
Analisi dei dati: La quantità di energia solare P irraggiata nell’unità di tempo viene in parte
assorbita dalla lastrina Pa, in parte riemessa Pe verso l’ambiente circostante:
P  Pa  Pe
La potenza assorbita si trova misurando l’incremento di temperatura T+ nella fase ascendente della
curva della temperatura registrata:
Pa  c m T

La potenza emessa si trova dal decremento di temperatura T- mentre la lastrina è in ombra:
Pe  c m | T |
(Questo passaggio non è ovvio: sotto c’è l’ipotesi che la perdita di calore avvenga con la stessa
 di illuminazione da parte del sole!)
velocità sia in presenza che in assenza
La potenza P trovata è una frazione  di quella irraggiata, dove  è il coefficiente di assorbimento
 la superficie S della lamina, si ha che la potenza solare
della lastrina di alluminio. Misurata
irraggiata per unità di superficie L è dunque
1
L
P
S
Un po’ di valori numerici tipici: T+=0.10 °C/s, T-=0.68 °C/s, cAl =0.92 J/(g °C), Al = 0.85.
Si trova Lsole~600 W/m2, ma questo risultato dipende dall’altezza del sole e dalla velatura del cielo.
In ogni caso non si può ottenere un valore superiore a quello della costante solare Lsun, che è la
 superficie, misurata al di sopra dell’atmosfera terrestre.
potenza irradiata dal sole per unità di
Misure satellitari danno per questa costante il valore Lsun =1350 W/m2.
Fonte: Vittorio Zanetti, “La Fisica attorno a noi” - Zanichelli 1989