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:
Conteúdo: radiação térmica e leis de corpo negro.
O que precisamos saber:
- O que é um corpo negro;
- Como um objeto “real” emite radiação (a tal da emisividade);
- 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:
Um corpo negro é o “super emissor” e “super absorvedor” de radiação: ele emite exatamente de acordo com a lei de Stefan–Boltzmann:
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 (
), que varia de 0 a 1.
Definição de emisividade:
Definição de emisividade:
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
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:
- Medimos radiação
. - Relacionamos
e pela lei de Stefan–Boltzmann. - 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.