RELATÓRIO DE CORPO NEGRO

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃO – CAMPUS CAXIAS
Rodovia MA 349, Km02, Bairro Cleba Buriti do Paraíso
Caxias (MA) – Brasil 
ANDREA SANTOS MASCARENHAS
DOMINGOS
MOARA MACHADO
PEDRO WILLIAN SILVA ANDRADE
EXPERIMENTO SOBRE RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO
Relatório referente ao Curso de Licenciatura em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão, Campus Caxias, como parte das exigências da disciplina Química Quântica.
Professor: Francisco
Caxias – MA
2017
EXPERIMENTO SOBRE RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO 
Objetivo
 Estudar as características da radiação emitida por um corpo aquecido em diferentes temperaturas. 
Introdução
A radiação do corpo negro Um corpo em qualquer temperatura emite radiações eletromagnéticas. Por estarem relacionadas com a temperatura em que o corpo se encontra, frequentemente são chamadas radiações térmicas. Por exemplo, “sentimos” a emissão de um ferro elétrico ligado, mas não enxergamos as ondas por ele emitidas. É que em baixas temperaturas a maior taxa de emissão está na faixa do infravermelho. Aumentando-se gradativamente a temperatura de um corpo, ele começa a emitir luz visível, de início a luz vermelha, passando a seguir para a amarela, a verde, a azul e, em altas temperaturas, a luz branca, chegando à região do ultravioleta do espectro eletromagnético.
Para o estudo das radiações emitidas foi idealizado um corpo, denominado corpo negro. O modelo prático mais simples de um corpo negro é o de uma pequena abertura num objeto oco (figura 1): qualquer radiação que entra vai sendo refletida e absorvida nas paredes e acaba por ser completamente absorvida. Se o objeto oco for aquecido por uma fonte de calor no seu interior, há emissão de radiação pelo orifício.
O corpo negro absorve toda radiação que nele incide, isto é, sua absorvidade é igual a 1 (a = 1) e sua refletividade é nula (r = 0), decorrendo deste último fato seu nome (negro). O corpo negro não tem cor à reflexão mas pode ter cor à emissão. Todo absorvente é bom emissor. Logo, o corpo negro, além de absorvedor ideal, é também um emissor ideal. Sua emissividade é igual a 1 (e = 1). Um corpo negro, independentemente do material com que é confeccionado, emite radiações térmicas com a mesma intensidade, a uma dada temperatura e para cada comprimento de onda. Daí decorre o uso do corpo negro para o estudo das radiações emitidas. Através do orifício tem-se a emissão de radiação por aquecimento.
De acordo com a lei de deslocamento de Wien: T 2,898 10 m K -3 I máx λ ⋅ = ⋅ ⋅ Ao explicar por meio da teoria clássica os resultados experimentais obtidos, observou-se que, para grandes comprimentos de onda, havia certa concordância com os resultados experimentais. Entretanto, para comprimentos de onda menores havia grande discordância entre a teoria e a experiência. Esta discordância é conhecida como “catástrofe do ultravioleta”.
Alemã de Física um estudo teórico a respeito da emissão de radiação de um corpo negro, deduzindo a equação que estava plenamente em acordo com os resultados experimentais. Entretanto, “para conseguir uma equação a qualquer custo”, teve que considerar a existência, na superfície do corpo negro, de cargas elétricas oscilantes que emitem energia radiante não de modo contínuo, como sugere a teoria clássica, mas sim em porções descontínuas, “partículas” que transportam cada qual, uma quantidade de energia E bem definida. Essas “partículas” foram denominadas “fótons”. A energia E de cada fóton é denominada quantum (no plural quanta). O quantum E de energia radiante de frequência f é dado por: E = hf em que h é uma constante de proporcionalidade denominada constante de Planck, cujo valor é dado por: h = 34 6,63 10− ⋅ J.s A solução encontrada por Planck, ao resolver a questão do corpo negro, considerando que a energia é quantizada, permitiu explicar outros conceitos físicos a nível microscópico. Por isso, a data de dezembro de 1900 é considerada o marco divisório entre a Física Clássica e a Física Quântica – a teoria física dos fenômenos microscópicos.
Materiais 
	Duas latas de alumínio
	Lâmpada de 100W
	Dois termômetro
	Madeira Compensada
Procedimento Experimental
Para o experimento foram utilizadas duas latas de alumínio (latinha de refrigerante), pintadas, uma de preto e outra de branco, com tinta têmpera. As latas foram pintadas tanto pelo lado de dentro como de fora. O aparato experimental foi montado da seguinte maneira: uma lâmpada de 100W ligada num suporte em cima de um suporte de madeira compensada. A mais ou menos 10 cm de distância da lâmpada, ficavam uma madeira com as duas latas em cima, localizadas simetricamente distantes da lâmpada. Os termômetros ficaram cada um dentro das duas latinhas com o objetivo de observar as temperaturas de cada uma. Com o cronômetro do celular, foram anotados os valores da temperatura marcada nos termômetros a cada minuto com a lâmpada ligada, conforme tabela 1, a seguir. Após verificar algumas repetições de temperatura, a lâmpada foi desligada, anotando também, os valores de temperatura minuto a minuto, para cada uma das latas.
Figura 1: experimento radiação corpo negro
Resultados 
As mediadas de tempo resultaram na tabela abaixo, cujos valores de temperatura são dados em graus celsius. lâmpada ligada
	
	t0
	t1 
	t2
	t3 
	t4 
	t5 
	t6 
	t7 
	t8
	t9
	t10
	t12
	t13
	branca
	34,4 
	34,4 
	35,4 
	36,5
	36,5 
	37,8
	38,9
	38,9
	 39,0
	 39,0
	39,0
	39,0
	39,0
	preta
	34,4
	35,4
	37,2
	37,5
	38,2
	38,5
	38,5
	38,5
	38,5
	39,4
	40,0
	40,0
	40,0
Tabela 1
lâmpada desligada
	
	t0
	t1 
	t2
	t3 
	t4 
	t5 
	t6 
	t7 
	t8
	t9
	t10
	t12
	t13
	branca
	39,0
	39,0
	 39,0
	 38,4
	38,3
	38,0
	36,0
	36,0
	36,0
	36,0
	
	
	
	preta
	39,4
	40,0
	40,0
	40,0
	38,4
	38,3
	38,0
	38,0
	38,0
	38,0
	
	
	
Tabela 2
Conclusão
 Verificou -se que, em altas temperaturas, a lâmpada de tungstênio obedece a lei de Stefan-Boltzmann, ou seja, se comporta como um corpo negro. E, a partir disto, foi possível estimar o valor da constante de Planck, o qual diferiu do valor conhecido h= 6,62,10 -34 . Tal discrepância p o de ter sido originada das fontes de erro e aproximações mencionadas no trabalho, tal como a suposição que o filamento estava em equilíbrio termo dinâmico a uma temperatura uniforme e que tal filamento é feito de tungstênio puro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PRESTON/DIETZ, The Art of Experimental Physics, New York, John Wiley, 1991 
EISBERG, R. M., Física Quântica, 6a Ed. Rio de Janeiro, Campus, 1988. 
REIF, Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, 1965.