Radiação do corpo negro

Espectro da radiação electromagnética 10-34 (constante de Planck)

10-15 (núcleo)10-10 (átomo)

10-6 (microscópio óptico)

Corpo Negro

Um corpo negro absorve toda a radiação nele incidente.

Rad

iação té

rmic

a

Não se

vê

Forn

o p

ara

simula

r o co

rpo

negro

Radiação Térmica

Qualquer corpo a temperaturas superiores ao zero absoluto emite radiações electromagnéticas, por estarem relacionadas com a temperatura a que o corpo se encontra são chamadas radiações térmicas. Por exemplo, “sentimos” a emissão de um ferro eléctrico ligado, mas não vemos as ondas por ele emitidas (ligação).

A “baixas” temperaturas a maior taxa de emissão de radaição situa-se na faixa do infravermelho.

MO

NTA

GEM

EX

PER

IMEN

TAL

Material

FornoColimadorTermopilhaMultímetroTermístor

CATÁ

STR

OFE

DO

S

UTLR

AV

IOLE

TAS

Como se pode verificar, a esta temperatura o máximo da curva está na região do visível, mas também existe luz com maiores e menores comprimentos de onda. Se arrefecermos o forno o máximo desloca-se para a direita e afasta-se portanto da zona visível (lei do deslocamento de Wien)

Na região dos grandes comprimentos de onda, a teoria concordava com a experiência, mas esta concordância era cada vez pior à medida que os comprimentos de onda eram menores

O que estava mal na lei de Raleigh-Jeans?

Essencialmente, a teoria admitia que os átomos das paredes do forno funcionavam como pequenas antenas que emitiam e absorviam a radiação. Quando a cavidade estava em equilíbrio térmico, estas ondas eram estacionárias.

Analogia com a Corda Vibrante

Para explicar este conceito, imagine uma corda fixa num extremo. Pegue na outra extremidade e agite a corda de modo a criar uma onda que se irá propagar ao longo da corda. Ao atingir a outra extremidade, a onda reflecte-se, volta para trás e interfere com a primeira. Desta interferência pode nascer uma onda estacionária quando, apesar da corda continuar a vibrar, os pontos de amplitude máxima e mínima permanecerem nos mesmos locais.

Analogia Com a Corda Vibrante

Com c.d.o grandes só será possível ter ondas estacionárias entre alguns pontos da parede da cavidade.

Para c.d.o cada vez mais pequenos, é cada vez mais fácil encontrar pontos entre os quais se podem estabelecer ondas estacionárias. Não havendo nenhum limite, isto é, quando o comprimento de onda tende para zero, tende para infinito o número de possibilidades de encher a cavidade. Esta cavidade cheia com um número infinito de ondas teria então uma energia infinita.

Explicação de Planck

Planck postulou que a luz, tal como a electricidade, também tinha uma quantidade elementar, posteriormente designada por fotão. Assim, se tivermos uma cavidade com energia total E cheia com luz monocromática, de apenas uma frequência, , ela terá um número inteiro, n, de fotões e cada qual tem energia h .

Com esta hipótese Planck foi capaz de calcular a distribuição da energia no interior da cavidade e reproduzir exactamente os resultados experimentais.

http://cftc.cii.fc.ul.pt/PRISMA/capitulos/capitulo1/modulo1/topico2.php

LEI D

E S

TEFA

N - B

OLT

ZM

AN

N

Ajustamento da função potência

Lei de stefan Boltzman.xls

xi yi xi*yi xi*xiT (ºK) T (ºC) ln(T) ln(I) a b s

303,15 30 479 5,71423 6,17142 35,2649 32,6524 4 -16,6855 5,67E-08323,15 50 618 5,77812 6,42697 37,1358 33,3866343,15 70 786 5,83817 6,66718 38,9241 34,0842363,15 90 986 5,89482 6,89377 40,6375 34,7489383,15 110 1222 5,94843 7,10821 42,2827 35,3838403,15 130 1498 5,99931 7,31174 43,8654 35,9917423,15 150 1818 6,04773 7,50542 45,3907 36,575443,15 170 2187 6,09391 7,69014 46,863 37,1357463,15 190 2609 6,13805 7,86671 48,2863 37,6757

53,4527 63,6416 378,65 317,634

coef correl a*sx/sy1

0,14478 0,57912

y = 6E-08x4

R² = 1

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

300 350 400 450 500

I (W

/m2

)

T (ºK)

2baxy ii

n

i

n

iii

n

i

n

i

n

iiiii

xxn

yxyxna

1

2

1

2

1 1 1

n

i

n

iii

n

i

n

i

n

iiii

n

iii

xxn

yxxyxb

1

2

1

2

1 1 11

2

n

iii yx

1

n

iix

1

n

iiy

1

n

iix

1

2

4TI

Cubo de Leslie

Na superfície baça e espelhada predominam os fenómenos de reflexão, o que explica a sua emissividade relativamente baixa. Quanto às superfícies branca e preta, as emissividades resultam praticamente iguais, esta diferenciação ocorre na zona do visível e não na do infravermelho.

Supercondutividade

MagLev

1.5 55.5 109.5163.5217.5271.5325.5379.5433.5487.5541.5595.5649.5703.5757.50

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

-250

-200

-150

-100

-50

0

50

Tensão (V) Temperatura (ºC)

Tempo (s)

Tensão (

V)

Tem

pera

tura

(ºC

)