Conceitue:
Defina as propriedades refletividade, absortividade e transmissividade. Como se configura um corpo negro com relação a essas três propriedades?
Defina as propriedades refletividade, absortividade e transmissividade. Como se configura um corpo negro com relação a essas três propriedades?
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Definir as propriedades refletividade, absortividade e transmissividade.
- Dizer como se configura um corpo negro em relação a essas três propriedades.
Informações relevantes para usar na resposta:
- Essas propriedades são frações de energia radiante incidente que são refletidas, absorvidas ou transmitidas.
- Podem variar com o comprimento de onda
e com a direção de incidência. - Há uma relação de conservação de energia entre elas (tudo o que chega deve ser refletido, absorvido ou transmitido).
Passo 2
Definição e explicação didática da absortividade (absorptividade):
- Conceito: a absortividade é a fração da energia radiante incidente que é absorvida pelo corpo.
- Fórmula direta e intuitiva:
onde
é a energia que ficou no corpo e
é a energia que chegou.
- Características práticas:
- É adimensional (valor entre
e ). - Depende do comprimento de onda: por exemplo, um material pode absorver bem no infravermelho e pouco no visível.
- Depende da superfície (cor, textura) e do ângulo de incidência.
- É adimensional (valor entre
- Exemplos simples:
- Uma superfície pintada de preto fosco tem alta
no visível (absorve muita luz). - Uma superfície metálica polida tem baixa
em certas faixas (absorve pouco).
- Uma superfície pintada de preto fosco tem alta
Passo 3
Definição e explicação didática da refletividade (reflectância):
- Conceito: a refletividade é a fração da energia incidente que é devolvida pela superfície por reflexão.
- Fórmula:
- Tipos de reflexão:
- Reflexão especular: como no espelho — energia refletida em direção específica.
- Reflexão difusa: como na tinta fosca — energia espalhada em muitas direções.
- Características práticas:
- Também é adimensional e varia entre
e . - Depende do comprimento de onda e do ângulo.
- Também é adimensional e varia entre
- Exemplos:
- Espelho:
próximo de no visível. - Superfície branca: alta
no visível (reflete a maior parte).
- Espelho:
Passo 4
Definição e explicação didática da transmissividade (transmitância):
- Conceito: a transmissividade é a fração da energia incidente que atravessa o material e sai do outro lado.
- Fórmula:
- Características práticas:
- Também adimensional, entre
e . - Depende fortemente da espessura, do índice de refração, do comprimento de onda e do acabamento das faces.
- Também adimensional, entre
- Exemplos:
- Vidro transparente para luz visível:
alto no visível. - Metal opaco:
praticamente (não transmite).
- Vidro transparente para luz visível:
Passo 5
Relação de conservação de energia entre as três grandezas:
- Toda a energia incidente só pode ser refletida, absorvida ou transmitida, então vale:
- Observações:
- Essa igualdade vale ponto a ponto (para um dado comprimento de onda
e direção). Na forma espectral:
- Para corpos opacos tem-se
, logo .
- Essa igualdade vale ponto a ponto (para um dado comprimento de onda
Passo 6
O que é um corpo negro e como ele se configura quanto a essas propriedades:
- Definição física sucinta: um corpo negro é um objeto ideal que absorve toda a radiação eletromagnética incidente, para todas as frequências e direções.
- Isso implica, pelas definições:
- Consequências e comentário adicional (útil para prova):
- Pela lei de Kirchhoff da radiação térmica, em equilíbrio térmico a emissividade
de um corpo é igual à sua absortividade . Para o corpo negro, : ele é o emissor ideal (emite a máxima radiação possível a uma dada temperatura; a distribuição espectral é dada pela lei de Planck). - Um corpo negro ideal não existe perfeitamente na prática, mas cavidades com um pequeno orifício aproximam muito bem um corpo negro porque a radiação que entra dificilmente sai (fica “presa” e é absorvida nas paredes).
- Pela lei de Kirchhoff da radiação térmica, em equilíbrio térmico a emissividade
Passo 7
Exemplos comparativos rápidos (para fixar):
- Espelho metálico:
, , . - Vidro transparente (visível):
elevado no visível, e baixos dependendo do tratamento das faces. - Superfície pintada de preto fosco:
alto, baixo, . - Corpo negro ideal:
.
Resposta
Absortividade: fração da energia radiante incidente que é absorvida,
.
Refletividade: fração da energia incidente que é refletida,
.
Transmissividade: fração da energia incidente que é transmitida através do corpo,
.
Relação de conservação:
(valendo também espectralmente
).
Corpo negro:
(absorve toda a radiação incidente e, por Kirchhoff, tem emissividade
).