Por que a emisividade é importante nas medições de temperatura por radiação?

Passo 1

Beleza, vamos começar resumindo o que a questão pede: “Por que a emisividade é importante nas medições de temperatura por radiação?”
Conteúdo: radiação térmica e leis de corpo negro.
O que precisamos saber:
  1. O que é um corpo negro;
  2. Como um objeto “real” emite radiação (a tal da emisividade);
  3. A lei de Stefan–Boltzmann que relaciona radiação e temperatura.

Passo 2

Primeiro, lembra do corpo negro?
Um corpo negro é o “super emissor” e “super absorvedor” de radiação: ele emite exatamente de acordo com a lei de Stefan–Boltzmann:
Ebb = sigma,T^4
onde
é a potência radiada por unidade de área,
é a constante de Stefan–Boltzmann ( ),
é a temperatura absoluta em kelvin.

Passo 3

Mas objetos reais não são corpos negros perfeitos. Eles têm um “defeito” chamado emisividade ( varepsilon = ErealEbb ), que varia de 0 a 1.
Definição de emisividade:
Ereal = varepsilon,sigma,T^4
Então a radiação que realmente sai de uma superfície a é
Se , o corpo emite menos energia do que um negro.

Passo 4

Agora, imagine um termômetro de radiação (pirômetro) que mede a intensidade T = l(tfracEmedidasigmar)^1/4 e inverte a fórmula para achar . Se eu simplesmente usar
estou assumindo . Se o objeto tem , por exemplo, ele emite só 70% do que o corpo negro emitiria na mesma . Isso faz o termômetro dar um valor de temperatura menor do que a real, ou seja, erro de leitura.

Passo 5

Resumindo a teoria aplicada:
  1. Medimos radiação .
  2. Relacionamos e pela lei de Stefan–Boltzmann.
  3. Precisamos corrigir pela emisividade , porque se não fizermos, a conta de vai ficar errada.

Resposta

A emisividade é crucial porque diz o quanto um objeto real se afasta do corpo negro ideal na emissão de radiação. Para converter o sinal radiado em temperatura corretamente, o termômetro a infravermelho precisa levar em conta . Se você ignorar ou errar na emisividade, a temperatura lida vai estar distorcida.

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