{"id":47288,"date":"2019-11-03T21:55:29","date_gmt":"2019-11-03T20:55:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/o-que-e-radiacao-de-corpo-negro-definicao\/"},"modified":"2020-01-23T10:25:41","modified_gmt":"2020-01-23T09:25:41","slug":"o-que-e-radiacao-de-corpo-negro-definicao","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/pt-br\/o-que-e-radiacao-de-corpo-negro-definicao\/","title":{"rendered":"O que \u00e9 radia\u00e7\u00e3o de corpo negro – Defini\u00e7\u00e3o"},"content":{"rendered":"
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A radia\u00e7\u00e3o do corpo negro tamb\u00e9m \u00e9 chamada de radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica, radia\u00e7\u00e3o de cavidade, radia\u00e7\u00e3o completa ou radia\u00e7\u00e3o de temperatura.\u00a0Tr\u00eas leis a seguir est\u00e3o associadas \u00e0 radia\u00e7\u00e3o do corpo negro.\u00a0Engenharia T\u00e9rmica<\/div>\n<\/div>\n
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Radia\u00e7\u00e3o de corpo negro<\/h2>\n

Sabe-se que a quantidade de energia de radia\u00e7\u00e3o emitida a partir de uma superf\u00edcie em um determinado comprimento de onda depende do\u00a0material<\/strong>\u00a0do corpo e das condi\u00e7\u00f5es de sua\u00a0superf\u00edcie<\/strong>\u00a0, bem como da\u00a0temperatura<\/strong><\/a>\u00a0da superf\u00edcie\u00a0.\u00a0Portanto, v\u00e1rios materiais emitem quantidades diferentes de energia radiante, mesmo quando est\u00e3o na mesma temperatura.\u00a0Um\u00a0corpo<\/strong>\u00a0que emite a\u00a0quantidade m\u00e1xima<\/strong>\u00a0de calor para sua temperatura absoluta \u00e9 chamado de\u00a0corpo negro<\/strong>\u00a0.<\/p>\n

\"Radia\u00e7\u00e3o<\/a>Um\u00a0corpo negro<\/strong>\u00a0\u00e9 um corpo f\u00edsico idealizado, com propriedades espec\u00edficas.\u00a0Por defini\u00e7\u00e3o, um corpo negro em equil\u00edbrio t\u00e9rmico tem uma\u00a0emissividade<\/strong>\u00a0de\u00a0\u03b5<\/em>\u00a0= 1,0<\/strong>\u00a0.\u00a0Objetos reais n\u00e3o irradiam tanto calor quanto um corpo preto perfeito.\u00a0Eles irradiam menos calor que um corpo preto e, portanto, s\u00e3o chamados corpos cinzentos.<\/p>\n

A superf\u00edcie de um corpo negro emite radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica a uma taxa de aproximadamente 448 watts por metro quadrado em temperatura ambiente (25 \u00b0 C, 298,15 K).\u00a0Objetos reais com emissividades inferiores a 1,0 (por exemplo, fio de cobre) emitem radia\u00e7\u00e3o a taxas correspondentemente mais baixas (por exemplo, 448 x 0,03 = 13,4 W \/ m\u00a02<\/sup>\u00a0).\u00a0A emissividade<\/strong>\u00a0desempenha papel importante nos problemas de transfer\u00eancia de calor.\u00a0Por exemplo, coletores solares de calor incorporam superf\u00edcies seletivas com emissividades muito baixas.\u00a0Esses coletores desperdi\u00e7am muito pouco da energia solar atrav\u00e9s da emiss\u00e3o de radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica.<\/p>\n

Como a\u00a0absor\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0e a\u00a0emissividade<\/strong>\u00a0est\u00e3o interconectadas pela\u00a0Lei de Kirchhoff da radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/strong>\u00a0, um\u00a0corpo negro<\/strong>\u00a0tamb\u00e9m \u00e9 um absorvedor perfeito da radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica.<\/p>\n

Lei de Kirchhoff da radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/strong><\/a>\u00a0:<\/em><\/p>\n

Para um corpo arbitr\u00e1rio que emite e absorve radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica em equil\u00edbrio termodin\u00e2mico, a emissividade \u00e9 igual \u00e0 absor\u00e7\u00e3o.<\/em><\/p>\n

emissividade \u03b5<\/a>\u00a0=\u00a0absortividade \u03b1<\/a><\/strong><\/p>\n

Um\u00a0corpo negro<\/strong>\u00a0absorve toda a radia\u00e7\u00e3o eletromagn\u00e9tica incidente, independentemente da frequ\u00eancia ou \u00e2ngulo de incid\u00eancia.\u00a0Portanto,\u00a0sua capacidade de\u00a0absor\u00e7\u00e3o<\/strong>\u00a0\u00e9 igual \u00e0 unidade, que tamb\u00e9m \u00e9 o valor mais alto poss\u00edvel.\u00a0Ou seja, um\u00a0corpo negro<\/strong>\u00a0\u00e9 um\u00a0absorvedor perfeito<\/strong>\u00a0(e um\u00a0emissor perfeito<\/strong>\u00a0).<\/p>\n

Note que a radia\u00e7\u00e3o vis\u00edvel ocupa uma faixa muito estreita do espectro de 0,4 a 0,76 nm, n\u00e3o podemos fazer julgamentos sobre a escurid\u00e3o de uma superf\u00edcie com base em observa\u00e7\u00f5es visuais.\u00a0Por exemplo, considere o papel branco que reflete a luz vis\u00edvel e, portanto, parece branco.\u00a0Por outro lado, \u00e9 essencialmente preto para a radia\u00e7\u00e3o infravermelha (capacidade de\u00a0absor\u00e7\u00e3o \u03b1 = 0,94<\/strong>\u00a0), pois eles absorvem fortemente a radia\u00e7\u00e3o de comprimento de onda longo.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Poder Emissivo do Corpo Negro<\/span><\/h2>\n

A\u00a0<\/span>pot\u00eancia emissiva do corpo negro<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>E\u00a0<\/span>b<\/span><\/sub>\u00a0[W \/ m\u00a0<\/span>2<\/span><\/sup>\u00a0]<\/span><\/strong>\u00a0, de um corpo negro para seus arredores \u00e9 proporcional \u00e0\u00a0<\/span>quarta pot\u00eancia<\/span><\/strong>\u00a0da temperatura absoluta e pode ser expressa pela seguinte equa\u00e7\u00e3o:<\/span><\/p>\n

E\u00a0<\/span>b<\/span><\/sub>\u00a0= \u03c3T\u00a0<\/span>4<\/span><\/sup><\/em><\/strong><\/p>\n

onde\u00a0<\/span>\u03c3<\/span><\/strong>\u00a0\u00e9 uma constante f\u00edsica fundamental chamada constante de\u00a0<\/span>Stefan-Boltzmann<\/span><\/strong>\u00a0, que \u00e9 igual a\u00a0<\/span>5.6697 \u00d7 10\u00a0<\/span><\/strong>-8<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0W \/ m\u00a0<\/span><\/strong>2<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0K\u00a0<\/span><\/strong>4<\/span><\/sup><\/strong>\u00a0e T \u00e9 a temperatura absoluta da superf\u00edcie em K.<\/span><\/p>\n

O termo\u00a0<\/span>corpo negro<\/span><\/strong>\u00a0foi introduzido pelo f\u00edsico alem\u00e3o Gustav Kirchhoff em 1860. A\u00a0<\/span>radia\u00e7\u00e3o do\u00a0<\/span><\/strong>corpo\u00a0<\/strong>negro<\/strong>\u00a0tamb\u00e9m \u00e9 chamada\u00a0<\/span>de radia\u00e7\u00e3o t\u00e9rmica<\/span><\/strong>\u00a0, radia\u00e7\u00e3o de cavidade, radia\u00e7\u00e3o completa ou radia\u00e7\u00e3o de temperatura.\u00a0Tr\u00eas leis a seguir est\u00e3o associadas \u00e0 radia\u00e7\u00e3o do corpo negro:<\/span><\/p>\n