Questão 5 (1,5 Pontos) - Um determinado objeto real apresenta uma emissividade de 0,7 . Explique o que isso representa fisicamente e como isso afeta a sua capacidade de emitir e absorver radiação. Compare com o comportamento de um espelho metálico polido com emissividade próxima de 0,05 .
Passo 1
O enunciado diz que um objeto real tem emissividade
. O conteúdo aqui é transferência de calor por radiação térmica, em que usamos a definição de emissividade para corpos cinzentos e a lei de Stefan–Boltzmann. Para resolver, vamos precisar:
– Definir emissividade e sua relação com a emissão de radiação.
– Relacionar emissividade à absorção (lei de Kirchhoff).
– Comparar com o caso de um espelho metálico polido ( ).
– Definir emissividade e sua relação com a emissão de radiação.
– Relacionar emissividade à absorção (lei de Kirchhoff).
– Comparar com o caso de um espelho metálico polido (
Passo 2
Emissividade é a capacidade de um corpo emitir radiação térmica em relação a um corpo negro ideal. Um corpo negro tem
e emite, pela lei de Stefan–Boltzmann,
onde
é a constante de Stefan–Boltzmann,
a área e
a temperatura. Para um corpo real com emissividade
, a potência emitida é
Passo 3
Como
, esse objeto emite 70 % da radiação que um corpo negro emitiria à mesma temperatura. Pela lei de Kirchhoff, a emissividade num dado comprimento de onda é igual à absorptividade
. Logo, esse objeto também absorve 70 % da radiação incidente (e reflete ou transmite 30 %).
Passo 4
Um espelho metálico polido tem emissividade muito baixa,
. Isso significa que ele emite apenas 5 % da radiação de um corpo negro e absorve só 5 % da radiação que incide sobre ele, refletindo cerca de 95 %. Em resumo:
– Objeto com : emite e absorve 70 % da radiação possível de um negro.
– Espelho polido com : emite e absorve apenas 5 %, refletindo a maior parte da radiação.
– Objeto com
– Espelho polido com
Resposta
Um objeto com emissividade
emite 70 % da radiação de um corpo negro à mesma temperatura e absorve 70 % da radiação incidente, refletindo/transmitindo os 30 % restantes. Em contraste, um espelho metálico polido com
emite e absorve apenas 5 % da radiação, refletindo cerca de 95 %.