aula de propagação por irradiação aos alunos do CEBAMA

1. PROPAGAÇÃO POR IRRADIAÇÃO
prof: chaleilson

2. IRRADIAÇÃO TERMICA
 As ondas eletromagnéticas podem se apresentar
sob diversos formas: luz visível, raio X , raio
infravermelhos, etc. Desses o que apresentam
efeitos térmicos mais acentuados são os raios
infravermelhos.

3. PODER EMISSIVO DE UM CORPO
 Irradiação térmica é a emissão de raios
infravermelhos por um corpo, verifica-se que
quanto maior a temperatura, maior a intensidade
de energia irradiada
 Poder emissivo ( E ) de um corpo é a relação entre
a potencia emitida e a área da superfície emitente (
A)
P
E
A

4. EXEMPLOS DE ALGUNS PODERES EMISSIVO
 Tugstenio a 2450 K E=5,0x105 Wm².
 Sol a 5 778 K E= 61x106 Wm²
 Ferro fundido a 1600 K E= 11x106 Wm²
 O poder emissivo, geralmente expresso em
waltts por metro quadrado (W/m²) , depende da
natureza da fonte emissora e de sua
temperatura, como se pode depreender dos
exemplos apresentados na tabela.

5. LEI DE STEFAN - BOLTZMANN
 O poder emissivo do corpo negro é diretamente
proporcional à temperatura absoluta elevada à
quarta potencia.
A constante de proporcionalidade vale

6.  A emissividade e de um corpo qualquer é a
grandeza adimensional dada pela relação entre o
poder emissivo desse corpo e o poder emissivo do
corpo negro à mesma temperatura.
E
e
E CN
Evidentemente, sendo o poder emissivo do corpo
negro o maior para cada temperatura, a emissividade
de um corpo qualquer é sempre menor que 1
 ( e < 1). Para o corpo negro, em particular, a
emissividade é igual a 1 ( um )
e CN
1

7.  Tendo em vista a Lei de Stefan – Boltzmann, a
relação anterior se torna:
E 4
 e
T
4 ou E e T
 Aqui nos fornece o poder emissivo de um corpo
qualquer em função de uma temperatura absoluta.

8.  Consideremos um corpo no qual incide energia
radiante com a potência Pi. Dessa energia
incidente, parte é absorvida, convertendo-se em
energia de agitação molecular (potencia Pa ), e
parte é transmitida pelo corpo, atravessando-o
(potência Pt). Logicamente, devemos ter :
 Pi=Pr +Pa+Pt

9.  A proporção de energia refletida, absorvida e
transmitida é avaliada através das grandezas
adimensionais: refletividade, absorvidade e
trasmissividade.
 Refletividade r de um corpo é a relação entre a
potência refletida Pr e a potencia incidente Pt:
Pr
r Pi

10.  Absorvidade a de um corpo corresponde à
relação entre a potencia absorvida Pa e a
incidente Pi: Pa
a
Pi
 Transmissividade t de um corpo é dada pela
relação entre a potência transmitida Pt e a
incidente Pt: Pt
t
Pi
 Somando essas três grandezas para o mesmo
corpo , teremos :
r a t 1
 Dizemos que um corpo é atérmico quando é nula a
potencia transmitida. Então , da energia incidente,
parte é refletida e parte é absorvida. Portanto,
nesse caso, a transmissividade é nula (t= 0) ,
donde:
r a 1

11. EXEMPLOS
 Para um corpo atérmico de absorvidade a=0,6 , a
refletividade varle r= 0,4 , indicando esses valores
que 60% da potência incidente é absorvida e 40%
é refletida
 O corpo negro, que evidentimente é ideal,
apresenta absovidade a= 1 e refletividade r=0, isto
é, ele nada reflete, absorvendo toda a energia
radiante nele incidente.
 O corpo real que mais se aproxima do corpo negro
é o “ negro de fumo” ( fuligem ), que reflete apenas
1% da energia incidente.

12.  De modo geral, os corpos claros e os corpos espelhados
apresentam baixa absorvidade e elevada refletividade.
Ao contrario, os corpos escuros possuem elevada
absovidade e baixa refletividade.
 Convém não confundir o fenômeno da emissão com o
da reflexão. A emissão pressupõe sempre uma anterior
uma absorção de energia irradiada por outros corpos ou
um fornecimento de energia através de uma fonte, o
que não acontece com a reflexão.
 Verifica-se que todo corpo bom absorvedor é também
um bom emissor, o que pode ser percebido pelo que foi
visto a respeito do corpo negro, que apresenta a maior
absorvidade ( aCN 1)
e a maior emissividade ( eCN 1 ) em qualquer
temperatura. Essa coincidência entre os valores de
emissividade e de absorvidade não é exclusiva do corpo
negro.

13.  Para cada temperatura , qualquer corpo apresenta
emissividade e absorvidade iguais:
 a=e

14. A GARRAFA TÉRMICA
 Garrafa térmica ou vaso de Dewar é um aparelho com o
objetivo de conservar a temperatura do seu conteúdo, no
maior intervalo de tempo possível. Logo, para entender
como funciona a garrafa térmica, devemos saber que as
paredes dessa garrafa não devem permitir a passagem
de calor através delas.
 A propagação de energia térmica se efetua por três
modos diferentes: condução, convecção e radiação.
 Para evitar trocas de calor por condução, a ampola
interna da garrafa é feita de vidro (mau condutor) com
paredes duplas, entre as quais se faz vácuo, que quase
não conduz calor, já que há poucas moléculas para
realizar essa tarefa.
Para isolar a garrafa das possíveis correntes de
convecção (processo que ocorre com movimento de
partículas), coloca-se uma tampa bem fechada.

15.  A troca de calor por radiação é evitada espelhando
as superfícies interna e externa da ampola, assim,
as ondas eletromagnéticas são refletidas, tanto do
conteúdo para fora como do ambiente para dentro
da garrafa.

Desta maneira, a temperatura no interior da garrafa
é mantida por algumas horas. O sistema não é
100% eficiente, logo, o equilíbrio térmico com o meio
ambiente acontece após certo tempo. Atualmente
outros materiais isolantes, como o isopor, são
utilizados para conservar a temperatura de
substâncias dependendo do tempo que precisam ser
mantidas.

18. O QUE SE ENTENDE POR EFEITO ESTUFA?
 Durante o dia , parte da energia solar é captada pela superfície da Terra
e absorvida, outra parte é irradiada para a atmosfera. Os gases naturais
que existem na atmosfera funcionam como uma capa protectora que
impede a dispersão total desse calor para o espaço exterior, evitando
que durante o período nocturno se perca calor. E como tal, o planeta
permanece quente.
 O processo que cria o efeito estufa é natural e é responsável pelo
aquecimento do planeta.
 Certos gases, como o dióxido de carbono, criam uma espécie de
telhado, como o de uma estufa, sobre a Terra - daí o nome do fenómeno
-, deixando a luz do Sol entrar e não deixando o calor sair.
 Se não existisse efeito de estufa, a temperatura da superfície terrestre
seria, em média, cerca de 34ºC mais fria do que é hoje.
 O efeito de estufa gerado pela natureza é, portanto, não apenas
benéfico, mas imprescindível para a manutenção da vida sobre a Terra.
Se a composição dos gases raros for alterada, para mais ou para
menos, o equilíbrio térmico da Terra sofrerá conjuntamente.

19. ESTUFA

20.  Uma estufa é um recinto com paredes de vidro e o fundo
pintado de preto. Incidindo radiação solar, que penetra pelas
paredes transparentes de vidro, a energia radiante é absorvida
pelo fundo negro, aquecendo-o. graças a isso, esse fundo
passa a emitir radiação infravermelhas ( ondas de calor ), às
quais o vidro é sensivelmente opaco, isto é, não as deixa
atravessar. Assim, a estuda se mantém mais quente que o
ambiente externo.
 O vidro é transparente aos raios infravermelhos do Sol, os
quais tem alta frequência ( apenas um pouco abaixo do
vermelho) . No entanto, esses raios são absorvidos pelo fundo
negro da estufa e são novamente emitidos para o seu interior,
porém com frequência muito mais baixa ( calor).
 A estufa de plantas é muito usada entre os cultivadores de
mudas e de flores. Seu telhado é de vidro, acrilico ou plasticos
transparente. As plantas absorvem energia radiante e emitem
radiação infravermelhas.

22. ESPECTRO ELETROMAGNÉTICO
 O espectro eletromagnético fornece a classificação
de ondas eletromagnéticas de acordo com sua
frequência. Em ordem crescente, as ondas
eletromagnéticas variam de ondas de rádio,
microondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta,
raios X e raios gama.
Palavras-chave: eletromagnetismo, espectro
eletromagnético, eletricidade, ondas, luz,
frequência, microondas, infravermelho, visível,
ultravioleta, raios X, raios Gama.