Do Sol para a Terra

DO SOL PARA A TERRA (pág. 42)

O Sol emite radiação magnética e essa radiação transporta energia. Quando nos expomos aquecemos e a Terra e outros corpos emitem radiação e.m.

A Terra não está cada vez mais quente, porque também emite radiação.

Como sabemos a radiação pode ser caracterizada por outras grandezas, para além da energia: frequência, c.d.o., período.

Há grandes variedades de frequências: raios gama, RX, UV,luz visível, IV, microondas, ondas de rádio. A luz visível vai de 4x1014Hz até 8x1014Hz.

A relação entre a energia, a frequência e c.d.o.

Cada partícula de energia chama-se quantum ou fotão. Cada quantum tem uma energia diferente.

ABSORÇÃO E EMISSÃO DE RADIAÇÃO DO SOL

A Terra é aquecida pelo Sol porque absorve parte da radiação(pelos materiais sólidos e água) que ele emite (irradia). Quando a radiação chega ao corpo, pode ser absorvida, reflectida ou transmitida.

1 = α + ρ + τ

α = radiação absorvida; β = reflectida; τ = transmitida

Essas fracções dependem da natureza do corpo (material, espessura, superfície).

Os corpos opacos não transmitem a luz (não são transparentes), por isso só absorvem ou reflectem. 1 = α + ρ.

Se o corpo opaco não reflecte (se não for polido), só absorve. 1 = α

. Para qualquer corpo em geral, a absorção depende das frequências: pode absorver numa certa frequência e não absorver noutras.

Por ex: o vidro é transparente à luz visível (não é opaco, não absorve), mas o vidro absorve a radiação IV, já o quartzo não. O ar é opaco (absorve) aos UV, ainda bem!!!!

. Todos os corpos emitem radiação electromagnética, devido à temperatura a que se encontram. Essa radiação emitida pode (consoante a temperatura do corpo emissor), pode situar-se na zona das ondas de rádio, dos IV, visível, ou UV.

. A quantidade de energia emitida por um corpo/unidade de tempo –potência emitida, depende da temperatura do corpo, da sua superfície (extensão, textura, área exposta).

Há superfícies que são melhores emissoras de radiação do que outras. Se tivermos 2 tachos com água a ferver, um negro e outro de alumínio, a superfície do tacho negro arrefece mais depressa, porque tem melhores características emissivas. É também bom absorsor. As superfícies brancas e brilhantes são más absorsoras e reflectem mais radiação.

Depois faremos uma experiência com um cubo metálico, com as faces pretas, branca , polida e baça. A luz visível emitida por uma lâmpada de incandescência incide cada uma das faces do cubo sucessivamente e vai-se medindo a temperatura dentro do cubo. E comparar.

Emissividade (e) – Um corpo que emite toda a radiação que absorve e absorve toda a radiação que nele incide, é um emissor perfeito.  Chama-se a isso, um corpo negro. Ex: a fuligem ou negro de fumo (97%).

A emissividade pode ter um valor entre 0 a 1. Para um corpo negro é um.

LEI DE STEFAN_BOLTZMANN

Relaciona a potência total irradiada (emitida) em todas as frequências, com a temperatura a que se encontra, a área da superfície de emissão e a sua emissividade.

P = eσ A T⁴

P – potência total em todas as frequências; A – área da sup. irradiadora; T – temperatura absoluta; σ constante de Boltzmann (1,38x10-23 JK-1); e – emissividade do material.

A potência emitida total é a soma das quantidades de energia por segundo em todas as frequências. O poder emissor de um corpo é igual à potência que ele irradia por unidade de área (w/m2).

Ver gráfico – em ordenadas intensidades energéticas (do vermelho ao violeta, fora as que não estão no visível.

DESLOCAMENTO DE WIEN (Pág. 50)

Qualquer que seja a temperatura a que se encontrem, os corpos emitem radiações em todas as frequências.

Quando a temperatura aumenta, a zona onde emite com intensidade máxima, desloca-se para maiores frequências ou menores c.d.o. que é o mesmo que dizer radiações mais energéticas. (deslocamento de Wien).

Ex: se a temperatura for baixa, 3000K, o pico da radiação emitida é nos IV, se a temp. for 5000K, o pico da radiação é no vermelho, etc. Isto não significa que não emita noutra frequências, mas muito menos.

As estrelas emitem cores diferentes conforme a temperatura a que se encontram. (azul- 20000K, branco-6000K. vermelho-3000K).

O Sol emite uma radiação correspondente a 5800K (zona do visível), por isso é que o vemos.

A intensidade máxima situa-se na zona do visível, tendo o seu máximo na zona verde.

Está relacionado com o gráfico da fig. anterior. Lá está.

Quando a radiação solar incide na Terra, a temperatura é baixa, a Terra emite radiação numa gama de c.d.o. maior na zona dos IV. A temperatura da superfície da Terra é cerca 288K.  Pela lei de Wien, permite saber qual o c.d.o. máximo da radiação emitida = 1x10-5m. Corresponde a radiação IV.

Lei de Wien  0,00290 = λ_pico

        T

A potência máxima irradiada por um corpo aumenta quando aumenta a temperatura do corpo e menor o c.d.o.

Regra: Há uma proporcionalidade inversa entre o comprimento de onda máximo (_Ўmax.) e a temperatura do corpo (T).

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