Radiação do corpo negro

Radiação de corpo negro à temperatura muito alta

Um dos resultados experimentais que mais chamou a atenção dos cientistas no final do século XIX foi o estudo da luz emitida por corpos quando se encontram muito quentes, como o ferro “em brasa” ou mesmo um carvão em brasa. Os ferreiros da época já sabiam que quando o ferro ficava rubro, a sua temperatura estava por volta dos 1.000 K, podendo ser mais facilmente trabalhado.

Com a finalidade de estudar a luz emitida pelos corpos quentes, foi proposto um modelo no qual a ideia era realizar os cálculos apenas da radiação produzida pela agitação térmica do corpo. Tal corpo deveria absorver toda a radiação que chegava até ele, não podendo refleti-la. Dessa forma, o corpo teria de ser totalmente negro, daí o nome do modelo: radiação do corpo negro.

Ao olharmos para o passado, levando em conta o que conhecemos hoje, podemos afirmar que o estudo da radiação do corpo negro marca o surgimento da Mecânica Quântica.

Em primeiro lugar, temos que entender de fato o que é radiação de corpo negro. Ao aquecermos um corpo, ele passa a emitir radiação eletromagnética. Dessa maneira, podemos dizer que o espectro dessa radiação depende da temperatura do corpo. Por exemplo, o forno de uma indústria siderúrgica ou o Sol produz radiação através da agitação térmica. Se observarmos o carvão em brasa, na verdade veremos a radiação de corpo negro de um corpo à temperatura muito alta.

Lâmpada de filamento

Um exemplo de radiação de corpo negro que temos no cotidiano é a lâmpada de filamento. Quando passa corrente elétrica através do filamento da lâmpada, este se aquece pelo efeito Joule e se comporta praticamente como um corpo negro. Quando a temperatura chega próxima de 2.000 K, parte da energia é emitida como luz visível, que é utilizada para iluminação. No entanto, uma boa parte da energia térmica é emitida no espectro do infravermelho e não é aproveitada na iluminação.

Com intuito de aumentar a eficiência de iluminação de uma lâmpada elétrica, é preciso aumentar a temperatura do filamento. Para que ela produza luz semelhante à luz do Sol, o filamento deve operar com uma temperatura semelhante à superfície do Sol, que é de aproximadamente 5.700 K. O tungstênio usado para fabricar filamentos de lâmpadas tem temperatura de fusão de 3.137 K.

Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola

SILVA, Domiciano Correa Marques da. "Radiação do corpo negro"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/radiacao-corpo-negro.htm. Acesso em 17 de agosto de 2023.