QUESTÃO 39

Qual das alternativas melhor define um corpo negro?
A) Um corpo que reflete toda a radiação que incide sobre ele
B) Um corpo que transmite toda a radiação que recebe
C) Um corpo que absorve toda a radiação eletromagnética incidente
D) Um corpo que não emite radiação alguma
E) Um corpo que possui cor preta visível

Passo 1

O enunciado pede para escolher, entre as alternativas A, B, C, D e E, qual delas melhor define um corpo negro. As alternativas são:
A) Um corpo que reflete toda a radiação que incide sobre ele
B) Um corpo que transmite toda a radiação que recebe
C) Um corpo que absorve toda a radiação eletromagnética incidente
D) Um corpo que não emite radiação alguma
E) Um corpo que possui cor preta visível
O que se pede: identificar a definição correta e única que corresponde ao conceito de “corpo negro”.

Passo 2

Vamos entender o conceito básico: um corpo negro é um objeto idealizado em física térmica e óptica com duas propriedades fundamentais que vêm juntas.
Primeira propriedade (absorção): um corpo negro absorve toda a radiação eletromagnética que incide sobre ele, em todas as frequências (ou comprimentos de onda). Em termos técnicos, a absorptividade é igual a 1 (ou 100\%) para todas as ondas incidentes.
Segunda propriedade (emissão): em equilíbrio térmico, um corpo negro é o melhor emissor possível de radiação térmica. Isso significa que, à mesma temperatura, ele emite mais energia por unidade de área e por unidade de comprimento de onda do que qualquer outro corpo. A emissão total por unidade de área de um corpo negro é dada pela lei de Stefan–Boltzmann:
j^\star=\sigma T^{4},
onde \sigma é a constante de Stefan–Boltzmann e T é a temperatura absoluta. Para um corpo real, a potência emitida é \epsilon\sigma T^{4} com emissividade \epsilon\le 1; para um corpo negro ideal \epsilon=1.
Também existe a lei de Planck que dá a distribuição espectral da emissão do corpo negro, mas o ponto essencial para a definição é: absorve tudo (absorptividade 1) e, por consequência de princípios termodinâmicos (lei de Kirchhoff), é o emissor ideal.
Um exemplo físico que aproxima bem um corpo negro é uma cavidade com uma pequena abertura: a radiação entrando na abertura é praticamente toda absorvida pelo interior, porque a luz que entra sofre múltiplas reflexões e é absorvida antes de sair — daí a cavidade agir como um “absorvedor perfeito”.

Passo 3

Agora vamos confrontar cada alternativa com a definição correta:
A) “Um corpo que reflete toda a radiação que incide sobre ele” — isso descreve um espelho perfeito, exatamente o oposto de um corpo negro. Então A está errada.
B) “Um corpo que transmite toda a radiação que recebe” — isso seria um material transparente perfeito; também não é corpo negro. Então B está errada.
C) “Um corpo que absorve toda a radiação eletromagnética incidente” — isso coincide com a propriedade fundamental do corpo negro: absorptividade igual a 1 para todas as frequências. Portanto C está correta.
D) “Um corpo que não emite radiação alguma” — um corpo negro, quando está a alguma temperatura acima do zero absoluto, emite radiação térmica, e de fato é o emissor máximo. D está errada.
E) “Um corpo que possui cor preta visível” — isso é uma confusão comum: aparência “preta” no sentido visual não é a definição física. Um corpo negro ideal pode emitir luz visível se estiver quente (por exemplo, um filamento incandescente brilhante deixa de parecer “preto”); a cor visível depende da temperatura. Logo E não é a definição correta.

Passo 4

Resumo pedagógico e dica de prova: para responder rápido numa prova, lembre que “corpo negro” refere-se à propriedade de absorção total de radiação (absorptividade =1). Se a alternativa mencionar “absorve toda a radiação” ou “absorvedor perfeito”, essa é quase sempre a correta. Se aparecerem alternativas falando em “cor preta” ou “não emite”, desconfie — não definem o conceito físico.

Resposta

C) Um corpo que absorve toda a radiação eletromagnética incidente

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