Considere os processos de transferência de calor por radiação na superfície de um corpo de radiação ideal, chamada de corpo negro. A radiação emitida por essa superfície tem sua origem na energia térmica da matéria. Essa energia é delimitada pela superfície e pela taxa na qual a energia é liberada por unidade de área (W/m²), sendo chamada de poder emissivo da superfície (E). $E = \dfrac{q}{A}$ Há um limite superior para o poder emissivo, o qual é determinado pela equação: $q = \displaystyle\int_{0}^{\infty} P_{rad}\,ds = \sigma A T^{4}$ Por essa equação, obtida experimentalmente em 1879, a potência total de emissão superficial de um corpo aquecido é diretamente proporcional à sua temperatura elevada à quarta potência. Qual é a lei que esta equação representa?
Questão
Considere os processos de transferência de calor por radiação na superfície de um corpo de radiação ideal, chamada de corpo negro. A radiação emitida por essa superfície tem sua origem na energia térmica da matéria. Essa energia é delimitada pela superfície e pela taxa na qual a energia é liberada por unidade de área (W/m²), sendo chamada de poder emissivo da superfície (E).
Há um limite superior para o poder emissivo, o qual é determinado pela equação:
Por essa equação, obtida experimentalmente em 1879, a potência total de emissão superficial de um corpo aquecido é diretamente proporcional à sua temperatura elevada à quarta potência.
Qual é a lei que esta equação representa?
Alternativas
A) Lei de Newton da radiação.
B) Lei de Stefan-Boltzmann da radiação.
C) Lei de Newton da convecção.
D) Lei de Stefan-Boltzmann da convecção.
Explicação
- A questão descreve a emissão de radiação térmica por um corpo negro (corpo de radiação ideal).
- O poder emissivo é definido como , isto é, a potência radiativa emitida por unidade de área.
- A equação apresentada para a potência total emitida é onde é a constante de Stefan-Boltzmann, é a área emissora e é a temperatura absoluta.
- A característica central dessa relação é a proporcionalidade com a quarta potência da temperatura (), exatamente o enunciado da Lei de Stefan-Boltzmann para a radiação de corpo negro.
Alternativa correta: B.