Absorção e Emissão de Energia

Objetivos

Este trabalho tem como objetivo comparar o poder de absorção por radiação de três garrafas de superfícies distintas, verificar o aumento da temperatura no interior de cada uma até atingir a sua temperatura constante, permitindo assim saber qual a que melhor absorve e emite a radiação.

Introdução teórica

A radiação incidente num corpo pode ser absorvida e emitida, dependendo da natureza da superfície do mesmo. A parte que é absorvida aumenta a energia interna desse corpo e traduz-se em temperatura.

A radiação é absorvida, o que faz com que aumente o valor da energia interna do mesmo.

Quando se faz incidir uma certa radiação sobre o corpo, este aquece até atingir uma temperatura estável a que se chama de equilíbrio térmico que ocorre quando a absorção e emissão de radiação no corpo são iguais. Todos os corpos estão continuamente a emitir e a receber energia das vizinhanças.

Será de esperar que um corpo de uma cor negra tenha um maior poder de absorção e de emissão do que um corpo de uma cor mais clara.

Material

. 1 garrafa branca;

. 1 garrafa preta;

. 1 garrafa baça;  

. Termopar;

. 2 nozes;

. Lâmpada;

. Cronómetro;

. 2 suportes

. universais;

Procedimento experimental

. Colocámos uma das garrafas num suporte universal.

. Introduzimos o termopar na garrafa, devidamente fechada com uma rolha de cortiça, e medimos a temperatura inicial do ar nela contido;

. Colocámos a lâmpada num outro suporte universal e fizemo-la incidir numa das garrafas;

. Apontámos, de minuto a minuto, a temperatura do ar no interior da garrafa durante 15 minutos;

. Repetimos este procedimento para as outras 2 garrafas, mantendo as mesmas condições da 1ª.

Observações

O material da bancada tem uma elevada condutividade térmica, o que iria influenciar o resultado da experiência, por isso colocámos a garrafa num suporte universal pois ao estar em contacto com o ar, que tem uma menor condutividade térmica, a garrafa fica mais isolada.

Registo de medições

ºC/min	Garrafa Branca	Garrafa Baça	Garrafa Preta
0	19.7	18.8	19.8
1	20.2	19.3	22.0
2	21.3	20.4	25.4
3	22.7	21.7	28.6
4	23.9	22.9	31.0
5	24.9	24.0	33.0
6	25.7	25.0	34.3
7	26.3	25.7	35.2
8	26.8	26.1	35.8
9	27.2	26.5	36.2
10	27.5	26.7	36.5
11	27.8	26.9	36.9
12	27.9	27.1	37.1
13	28.0	27.3	37.3
14	28.0	27.4	37.5
15	28.1	27.5	37.7

Tratamento de dados

Conclusão

Como podemos comprovar na tabela, a lata baça atinge um equilíbrio térmico aos 27.5ºC, a lata branca atinge-o aos 28.1ºC enquanto que a lata preta apenas o atinge a aos 37.7ºC. Este equilíbrio térmico devesse à troca de calor entre a garrafa e o meio exterior, atingindo esse ponto quando a temperatura do ar exterior e do ar interior à lata atinge o mesmo valor.

O gráfico demonstra que a temperatura aumenta em função do tempo. Demonstra também que a garrafa preta aumenta rapidamente a sua energia interna e atinge uma temperatura constante mais elevada do que as latas baça e branca.

Podemos concluir que um corpo com uma superfície mais escura será o que tem maior poder de absorção e um corpo de uma superfície mais clara terá menor poder de absorção. Assim podemos também concluir que a superfície de um corpo está relacionada com a capacidade de absorção do mesmo.

Questões da página 31 do caderno de laboratório

1- Qual é a face que tem maior poder de absorção ?

A face com maior poder de absorção é a face preta.

2- O que sucedeu à radiação incidente em cada face?

A radiação incidente foi absorvida pela face de um corpo, mais rápida ou mais lentamente consoante a superficie desse corpo.

3- Explica por que motivo as casas alentejanas são, tradicionalmente, pintadas de branco.

O Alentejo é uma região muito quente, como tal os seuas habitantes pertendem que o ambiente interior das suas casas seja fresco. Para obter esse efeito, caiam as casas. Como a cal é barata e a sua cor branca reflete a radiação solar, esta será a melhor opção para pintar as casas alentejanas, fazendo assim com que estas não aqueçam tanto.

4- Supõe que interrompes o aquecimento das faces branca e preta ao fim do mesmo intervalo de tempo.

O intervalo de tempo de arrefecimento será igual nas duas faces?

Não, na face preta o arrefecimento será mais rápido do que na face branca porque a cor preta tem um melhor poder de emissão, assim diminui mais rapidamente a energia interna num corpo com face preta.

5- Dá uma explicação para o facto de a parte interna da garrafa-termo ser espelhada.

Quando uma pessoa utiliza um vaso se Dewar o seu objectivo é fazer com que a comida ou líquido contido no seu interior se mantenham a uma temperatura identica á inicial. Esta garrafa-termo possui uma superficie espelhada pois sendo esta melhor reflectora, será aquela que melhor evitará transferencias de energia, permitindo assim que os alimentos se mantenham a uma temperatura identica.