3ª Aula de Física

 

1.       Emissão e Absorção de Radiação

· A radiação que incide num corpo pode ser absorvida, refletida ou transmitida.

· A lei da Conservação da Energia:

«… Energia da radiação incidente = energia da radiação absorvida + energia da radiação refletida + energia da radiação transmitida…»

· A quantidade de energia que refletida, transmitida, e absorvida depende das propriedades do corpo e da frequência da radiação.

· Um corpo que não transmitida nem absorva energia chama-se um refletor ideal e apenas fará a reflexão da radiação que sobre incide.   

· Um refletor ideal terá uma superfície polida, de aspeto espelhado.

· Um objeto branco reflete todas as cores, mas de forma difusa, pois a sua superfície não é polida.

 

1.1. Sistema Termodinâmico

· Um sistema termodinâmico é uma região do espaço ou uma porção de matéria que pode ter suas propriedades termodinâmicas medidas.

· Essas propriedades incluem temperatura, pressão, volume e energia interna.

· Tipos de sistema termodinâmicos:

o   Sistema aberto: trocam matéria e energia com o meio externo, por exemplo um fogão é um sistema aberto porque o calor e o vapor da água podem ser perdidos para o ar.

o   Sistema fechado: trocam energia (calor e trabalho), mas não matéria com o meio externo

o   Sistema isolado: não trocam matéria, nem energia com o meio externo.

· Exemplos de sistema termodinâmicos:

o   Gás no interior de um bolão,

o   Célula,

o   Pessoa,

o   Vapor de uma máquina de vapor,

o   Mistura de gasolina e ar em um motor térmico,

o   Atmosfera Terrestre.

 

1.2. Lei de Stefan-Boltzmann

o   Em 1879, o físico esloveno Jožef Stefan (1835-1893) deduziu, a partir de resultados experimentais, que: «a potência P (energia irradiada por segundo) de um corpo negro é diretamente proporcional à sua temperatura T elevada à quarta potência e também diretamente proporcional à área A da superfície emissora. o   Essa relação foi chamada de Lei de Stefan.   P = e. σ. A. T4
o   Mais tarde, em 1884, o físico austríaco Ludwig Boltzmann (1844-1906) deduziu a Lei de Stefan teoricamente, utilizando  a Termodinâmica estatística. O modelo utilizado por Boltzmann foi uma máquina térmica que, em vez de usar gás como substância, usava a luz.
o   As suas conclusões são traduzidas pela Lei de Stefan-Boltzmann: «… A potência total irradiada por um corpo com a temperatura absoluta, T, a que este se encontra, a área da superfície de emissão A e a emissividade, e, …» P = e. σ. A. T4

Como: P = potência (W.m^-2)

                E = emissividade

                A = Superfície de emissão (m²)

                T = temperatura (K)

                σ = Constate de Stefan-Boltzmann (σ = 5,67 x 10^-8 W.m^-2. K^-4)

Questões Para Resolver:

O sol, cujo raio médio é de 6,96 x 10⁸ m, emite globalmente 3,9 x 10²⁶ W. considerando que este se comporta como um emissor ideal. Determine a temperatura da sua superfície.

 

1.3. Deslocamento de Wien

o  O deslocamento de Wien foi estabelecido em 1893 pelo físico alemão Wilhelm Wien. o  A Lei do deslocamento de Wien estabelece que: «… O comprimento de onda e que verifica o máximo da potência da radiação emitida pelos corpos inversamente proporcional à temperatura absoluta…» o  E pode ser determinado: λmax = 2,8987 x 10-3/T

Como λ_max é o comprimento de onda a que corresponde a intensidade máxima da radiação emitida em metro (m), T é a temperatura da superfície radiante, em Kelvin (K).