Absorção e emissão de radiação - Intensidade da radiação Radiação térmica, Lei de Stefan-Boltzmann e deslocamento de Wien

1. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Radiação: energia transferida através de ondas electromagnéticas
Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Aquecimento_global
A temperatura média da Terra é em grande parte
A temperatura média à superfície da
determinada pela radiação que ela recebe do Sol,
Terra é aproximadamente constante
mas, esta também emite energia, pois, caso
contrário, ficaria cada vez mais quente
1 Escola Secundária de Almeida Garrett

2. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Radiação: energia transferida através de ondas electromagnéticas
Espectro da radiação térmica: contínuo
Energia total E= E1 (f1) +E2 (f2) + ...
de uma
radiação
Intensidade da radiação incidente numa
superfície é a potência incidente por unidade de
área
P Δt = I A Δt
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3. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Balanço energético do globo terrestre, em termos de potência
Potência da radiação Potência da
proveniente do Sol que entra
= radiação emitida
no Globo terrestre pelo Globo terrestre
A potência da radiação solar que alcança a unidade de área da
superfície da Terra é denominada constante solar S. ( S= 1367 W m-2)
3 Escola Secundária de Almeida Garrett

4. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Absorção e emissão de radiação
Radiação incidente
Radiação reflectida
(E)
(Er)
Radiação absorvida
(Ea)
Radiação transmitida
(Et)
De acordo com a lei da conservação de energia:
α: absorvidade ou poder de absorção
E= Ea+Er+Et
ρ: reflectividade ou poder de reflexão
1=α+ρ+τ
τ: transmissividade ou poder de
transmissão
4 Escola Secundária de Almeida Garrett

5. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Absorção e emissão de radiação
Radiação incidente
Radiação reflectida
(E)
(Er)
Radiação absorvida
(Ea)
Radiação transmitida
(Et)
1. Das propriedades do corpo
dependem de
α, ρ, τ - Corpo opaco; τ =0 ; 1=α + ρ
- Corpo opaco e não reflector; 1=α
2. Da frequência da radiação incidente, ex.
- Espelho (ρvisível=1)
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6. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Radiação térmica
• A radiação térmica é a radiação emitida por um corpo e depende da sua temperatura.
• Apesar de o espectro da radiação térmica variar ligeiramente com a composição do
corpo, há uma classe de corpos: corpos negros, que, à mesma temperatura, emitem
radiação térmica que apresenta o mesmo espectro.
A zona em que os corpos
O espectro da radiação emitida é
emitem com intensidade
contínuo = f (T, λ)
máxima desloca-se para
maiores frequências à
O espectro apresenta um máximo em
medida que a temperatura
λ=λmáx que depende da temperatura.
do corpo aumenta
Lei (deslocamento) de Wien : λmáx T = b
Onde b= 29 mm K
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7. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Lei de Stefan-Boltzmann
• Uma das formas de transferir energia é por radiação na forma de ondas electromagnéticas
• A energia emitida por radiação por um corpo por unidade de tempo, ou seja, a
potência emitida, é proporcional à área do corpo e à quarta potência da sua temperatura
absoluta.
P: potência radiada em watts
Lei de Stefan-Boltzmann P= ε σ Α T4
A: área do corpo, m2
ε: emissividade do corpo ,
radiaçãoemitida sup erfície traduz a dependência da
natureza da superfície
radiaçãoemitida corponegro
0<ε<1
ε= 1: o corpo só absorve ou emite radiação, não a reflecte: corpo negro
€
ε= 0: o corpo não absorve nem emite radiação, só a reflecte
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8. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
Exercício
A Terra absorve energia emitida pelo Sol, uma estrela média de raio igual a 6,96×108
m, que emite radiação cujo o espectro tem o máximo para o comprimento de onda de
cerca de 500 nm. A energia emitida pela superfície solar é recebida na Terra ao fim de
8,3 min.
Supondo que o Sol emite como um corpo negro, determine:
a) A temperatura a que se encontra a superfície solar;R= 5800 K
b) A intensidade total da radiação emitida pelo sol;R= 6,4×107 W m-2
c) A intensidade da radiação solar à distância que o separa da Terra;
R= 1396 W m-2
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9. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
A cor das estrelas
• A Terra emite com intensidade máxima numa gama de comprimentos de onda muito maior
do que o Sol: a zona IV
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10. Física e Química A – 10º ano Unidade 1
1. Energia – Do Sol para a Terra 1.1. Balanço energético da Terra
A cor das estrelas
• As estrelas apresentam cores diferentes conforma a temperatura a que se encontram. As
mais jovens apresentam cores azul, evoluem para branco, amarelo e depois laranja, vermelho
até deixarem de brilhar (região não visível do espectro)
10 Escola Secundária de Almeida Garrett