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 \epsilon=0,7. 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 ( \epsilon\approx0,05).

Passo 2

Emissividade é a capacidade de um corpo emitir radiação térmica em relação a um corpo negro ideal. Um corpo negro tem \epsilon=1 e emite, pela lei de Stefan–Boltzmann,
P_{\text{negro}}=\sigma\,A\,T^{4},
onde \sigma é a constante de Stefan–Boltzmann, A a área e T a temperatura. Para um corpo real com emissividade \epsilon, a potência emitida é
P=\epsilon\,\sigma\,A\,T^{4}.

Passo 3

Como \epsilon=0,7, 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 \alpha. Logo, esse objeto também absorve 70 % da radiação incidente (e reflete ou transmite 30 %).

Passo 4

Um espelho metálico polido tem emissividade muito baixa, \epsilon\approx0,05. 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 \epsilon=0,7: emite e absorve 70 % da radiação possível de um negro.
– Espelho polido com \epsilon=0,05: emite e absorve apenas 5 %, refletindo a maior parte da radiação.

Resposta

Um objeto com emissividade \epsilon=0,7 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 \epsilon\approx0,05 emite e absorve apenas 5 % da radiação, refletindo cerca de 95 %.

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