PROPAGAÇÃO POR IRRADIAÇÃO

prof: chaleilson

IRRADIAÇÃO TERMICA

As ondas eletromagnéticas podem se apresentar

sob diversos formas: luz visível, raio X , raio

infravermelhos, etc. Desses o que apresentam

efeitos térmicos mais acentuados são os raios

infravermelhos.

PODER EMISSIVO DE UM CORPO

Irradiação térmica é a emissão de raios

infravermelhos por um corpo, verifica-se que

quanto maior a temperatura, maior a intensidade

de energia irradiada

Poder emissivo ( E ) de um corpo é a relação entre

a potencia emitida e a área da superfície emitente (

A )

PE

A

EXEMPLOS DE ALGUNS PODERES EMISSIVO

Tugstenio a 2450 K E=5,0x105 W\m².

Sol a 5 778 K E= 61x106 W\m²

Ferro fundido a 1600 K E= 11x106 W\m²

O poder emissivo, geralmente expresso em

waltts por metro quadrado (W/m²) , depende da

natureza da fonte emissora e de sua

temperatura, como se pode depreender dos

exemplos apresentados na tabela.

LEI DE STEFAN - BOLTZMANN

O poder emissivo do corpo negro é diretamente

proporcional à temperatura absoluta elevada à

quarta potencia.

A constante de proporcionalidade vale

A emissividade e de um corpo qualquer é a

grandeza adimensional dada pela relação entre o

poder emissivo desse corpo e o poder emissivo do

corpo negro à mesma temperatura.

Evidentemente, sendo o poder emissivo do corpo

negro o maior para cada temperatura, a emissividade

de um corpo qualquer é sempre menor que 1

( e < 1). Para o corpo negro, em particular, a

emissividade é igual a 1 ( um )

CN

EeE

1CNe

Tendo em vista a Lei de Stefan – Boltzmann, a

relação anterior se torna:

ou

Aqui nos fornece o poder emissivo de um corpo

qualquer em função de uma temperatura absoluta.

4

Ee

T

4E e T

Consideremos um corpo no qual incide energia

radiante com a potência Pi. Dessa energia

incidente, parte é absorvida, convertendo-se em

energia de agitação molecular (potencia Pa ), e

parte é transmitida pelo corpo, atravessando-o

(potência Pt). Logicamente, devemos ter :

Pi=Pr +Pa+Pt

A proporção de energia refletida, absorvida e

transmitida é avaliada através das grandezas

adimensionais: refletividade, absorvidade e

trasmissividade.

Refletividade r de um corpo é a relação entre a

potência refletida Pr e a potencia incidente Pt:

PrPi

r

Absorvidade a de um corpo corresponde à relação entre a potencia absorvida Pa e a incidente Pi:

Transmissividade t de um corpo é dada pela relação entre a potência transmitida Pt e a incidente Pt:

Somando essas três grandezas para o mesmo corpo , teremos :

Dizemos que um corpo é atérmico quando é nula a potencia transmitida. Então , da energia incidente, parte é refletida e parte é absorvida. Portanto, nesse caso, a transmissividade é nula (t= 0) , donde:

Paa

Pi

Ptt

Pi

1r a t

1r a

EXEMPLOS

Para um corpo atérmico de absorvidade a=0,6 , a

refletividade varle r= 0,4 , indicando esses valores

que 60% da potência incidente é absorvida e 40%

é refletida

O corpo negro, que evidentimente é ideal,

apresenta absovidade a= 1 e refletividade r=0, isto

é, ele nada reflete, absorvendo toda a energia

radiante nele incidente.

O corpo real que mais se aproxima do corpo negro

é o “ negro de fumo” ( fuligem ), que reflete apenas

1% da energia incidente.

De modo geral, os corpos claros e os corpos espelhados apresentam baixa absorvidade e elevada refletividade. Ao contrario, os corpos escuros possuem elevada absovidade e baixa refletividade.

Convém não confundir o fenômeno da emissão com o da reflexão. A emissão pressupõe sempre uma anterior uma absorção de energia irradiada por outros corpos ou um fornecimento de energia através de uma fonte, o que não acontece com a reflexão.

Verifica-se que todo corpo bom absorvedor é também um bom emissor, o que pode ser percebido pelo que foi visto a respeito do corpo negro, que apresenta a maior absorvidade ( ) e a maior emissividade ( ) em qualquer temperatura. Essa coincidência entre os valores de emissividade e de absorvidade não é exclusiva do corpo negro.

1CNa

1CNe

Para cada temperatura , qualquer corpo apresenta

emissividade e absorvidade iguais:

a=e

A GARRAFA TÉRMICA

Garrafa térmica ou vaso de Dewar é um aparelho com o objetivo de conservar a temperatura do seu conteúdo, no maior intervalo de tempo possível. Logo, para entender como funciona a garrafa térmica, devemos saber que as paredes dessa garrafa não devem permitir a passagem de calor através delas.

A propagação de energia térmica se efetua por três modos diferentes: condução, convecção e radiação.

Para evitar trocas de calor por condução, a ampola interna da garrafa é feita de vidro (mau condutor) com paredes duplas, entre as quais se faz vácuo, que quase não conduz calor, já que há poucas moléculas para realizar essa tarefa.Para isolar a garrafa das possíveis correntes de convecção (processo que ocorre com movimento de partículas), coloca-se uma tampa bem fechada.

A troca de calor por radiação é evitada espelhando

as superfícies interna e externa da ampola, assim,

as ondas eletromagnéticas são refletidas, tanto do

conteúdo para fora como do ambiente para dentro

da garrafa.

Desta maneira, a temperatura no interior da garrafa

é mantida por algumas horas. O sistema não é

100% eficiente, logo, o equilíbrio térmico com o meio

ambiente acontece após certo tempo. Atualmente

outros materiais isolantes, como o isopor, são

utilizados para conservar a temperatura de

substâncias dependendo do tempo que precisam ser

mantidas.

O QUE SE ENTENDE POR EFEITO ESTUFA?

Durante o dia , parte da energia solar é captada pela superfície da Terra e absorvida, outra parte é irradiada para a atmosfera. Os gases naturais que existem na atmosfera funcionam como uma capa protectora que impede a dispersão total desse calor para o espaço exterior, evitando que durante o período nocturno se perca calor. E como tal, o planeta permanece quente.

O processo que cria o efeito estufa é natural e é responsável pelo aquecimento do planeta.

Certos gases, como o dióxido de carbono, criam uma espécie de telhado, como o de uma estufa, sobre a Terra - daí o nome do fenómeno-, deixando a luz do Sol entrar e não deixando o calor sair.

Se não existisse efeito de estufa, a temperatura da superfície terrestre seria, em média, cerca de 34ºC mais fria do que é hoje.

O efeito de estufa gerado pela natureza é, portanto, não apenas benéfico, mas imprescindível para a manutenção da vida sobre a Terra. Se a composição dos gases raros for alterada, para mais ou para menos, o equilíbrio térmico da Terra sofrerá conjuntamente.

ESTUFA

Uma estufa é um recinto com paredes de vidro e o fundo

pintado de preto. Incidindo radiação solar, que penetra pelas

paredes transparentes de vidro, a energia radiante é absorvida

pelo fundo negro, aquecendo-o. graças a isso, esse fundo

passa a emitir radiação infravermelhas ( ondas de calor ), às

quais o vidro é sensivelmente opaco, isto é, não as deixa

atravessar. Assim, a estuda se mantém mais quente que o

ambiente externo.

O vidro é transparente aos raios infravermelhos do Sol, os

quais tem alta frequência ( apenas um pouco abaixo do

vermelho) . No entanto, esses raios são absorvidos pelo fundo

negro da estufa e são novamente emitidos para o seu interior,

porém com frequência muito mais baixa ( calor).

A estufa de plantas é muito usada entre os cultivadores de

mudas e de flores. Seu telhado é de vidro, acrilico ou plasticos

transparente. As plantas absorvem energia radiante e emitem

radiação infravermelhas.

ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO

O espectro eletromagnético fornece a classificação

de ondas eletromagnéticas de acordo com sua

frequência. Em ordem crescente, as ondas

eletromagnéticas variam de ondas de rádio,

microondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta,

raios X e raios gama.

Palavras-chave: eletromagnetismo, espectro

eletromagnético, eletricidade, ondas, luz,

frequência, microondas, infravermelho, visível,

ultravioleta, raios X, raios Gama.