aulas natureza leis radiacao

Prévia do material em texto

RADIAÇÃO SOLAR
Universidade Federal Rural de 
Pernambuco
Aula 6 
RADIAÇÃO SOLARRADIAÇÃO SOLAR
ÈÈ aa energiaenergia RADIANTERADIANTE queque sese propagapropaga nono espaçoespaço
mesmomesmo vaziovazio semsem aa necessidadenecessidade dede umum meiomeio
materialmaterial ee comcom velocidadevelocidade (( CC ~~ 300300..000000 km/s)km/s)
NATUREZA DA RADIAÇÃO SOLARNATUREZA DA RADIAÇÃO SOLAR
TeoriaTeoria OndulatórioOndulatório:: REMREM comportacomporta--sese comocomo ondaonda
eletromagnéticaeletromagnética
Teoria Corpuscular: REM comportaTeoria Corpuscular: REM comporta--se como um partícula se como um partícula 
( fóton) ( fóton) 
Característica da onda eletromagnéticaCaracterística da onda eletromagnéticaCaracterística da onda eletromagnéticaCaracterística da onda eletromagnética
Comprimento de onda Comprimento de onda 
= λ (= λ (nmnm ou ou µmµm) ) 
Frequência = f (Hz)Frequência = f (Hz)
C = λ X fC = λ X f
Energia de um fóton (E)Energia de um fóton (E)
E = h x f E = h x f 
h = constante de Planck (6,6262 x h = constante de Planck (6,6262 x 1010--3434 J.sJ.s ) ) 
E = (C x h) / λE = (C x h) / λ
Espectro eletromagnéticoEspectro eletromagnético
ConjuntoConjunto dede radiaçõesradiações eletromagnéticaseletromagnéticas ordenadasordenadas dede
acordoacordo comcom seusseus comprimentoscomprimentos dede ondasondas
Espectro da radiação solarEspectro da radiação solar
Luz visível – 43 %
Infravermelho (calor) – 49%
Ultravioleta – 7% 
Raios X, Raios gama e Ondas de rádio – 1%
DISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃODISTRIBUIÇÃO DA RADIAÇÃO
Considere uma folha verde e sadiaConsidere uma folha verde e sadia
QQλλ = = Quantidade de radiação solar incidenteQuantidade de radiação solar incidente
QQTλTλ = = Quantidade de radiação solar TransmitidaQuantidade de radiação solar Transmitida
QQrrλλ = = Quantidade de radiação solar RefletidaQuantidade de radiação solar Refletida
QQaaλλ = = Quantidade de radiação solar AbsorvidaQuantidade de radiação solar Absorvida
COEFICIENTES DE ABSORÇÃO, REFLEXÃO E COEFICIENTES DE ABSORÇÃO, REFLEXÃO E 
TRANSMISSÃOTRANSMISSÃO
Princípio da conservação de energia:Princípio da conservação de energia:
Energia q/ Entra = Energia Sai do sistemaEnergia q/ Entra = Energia Sai do sistema
QQλλ = = QQrrλλ + Q+ Qaaλλ + Q+ QTλTλ
Tem que:Tem que:Tem que:Tem que:
aa + r + t = 1+ r + t = 1
aa = coeficiente de absorção (= coeficiente de absorção (absortânciaabsortância))
r = coeficiente de reflexão (r = coeficiente de reflexão (reflectânciareflectância) ) 
t = coeficiente de transmissão (transmitância)t = coeficiente de transmissão (transmitância)
Coeficiente de reflexão ou Albedo (r)Coeficiente de reflexão ou Albedo (r)
ÉÉ aa razãorazão entreentre aa radiaçãoradiação solarsolar refletidarefletida ee aa
radiaçãoradiação solarsolar incidenteincidente
Coeficiente de reflexão (r, %)Coeficiente de reflexão (r, %)
Instrumento de medida do albedo Instrumento de medida do albedo 
(ALBEDÔMETRO = dois radiômetros)(ALBEDÔMETRO = dois radiômetros)
SATÉLITES (RADIÔMETROS) E DRONES (CÂMERAS DIGITAIS MULTIESPECTRAIS) USAM A SATÉLITES (RADIÔMETROS) E DRONES (CÂMERAS DIGITAIS MULTIESPECTRAIS) USAM A 
RADIAÇÃO SOLAR REFLETIDA DA SUPERFICIE DA TERRA PARA ESTIMAR PRODUTIVIADADE RADIAÇÃO SOLAR REFLETIDA DA SUPERFICIE DA TERRA PARA ESTIMAR PRODUTIVIADADE 
http://sensix.com.br/agricultura/
http://sensix.com.br/agricultura/
Drones e indicadores de Nematóides, Lagartas e Textura de solo na
Agricultura
Drones e levantamento de danos causados por geada em plantio cafeeiro
Estudo de caso: Detecção de Roseliniose com drones em plantio 
cafeeiro
GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES DE GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES DE 
MEDIDASMEDIDAS
Fluxo radiante (F) : Quantidade de energia (Q) Fluxo radiante (F) : Quantidade de energia (Q) 
transferida por unidade de tempo (t)transferida por unidade de tempo (t)
QF 
t
F 
1 Watt = 1 Joule/segundo (1 W = 1 J/s)
GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES DE GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES DE 
MEDIDASMEDIDAS
Emitância (E) : Fluxo emitido por Emitância (E) : Fluxo emitido por 
unidade de área (A)unidade de área (A)
tA
Q
A
FE


Unidade de medida: W/m²Unidade de medida: W/m²
GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES GRANDEZAS RADIATIVAS E UNIDADES 
DE MEDIDASDE MEDIDAS
IrradiânciaIrradiância ((ii): Fluxo incidente por ): Fluxo incidente por 
unidade de área unidade de área 
QF
tA
Q
A
F
i


Unidade de medida: W/m²Unidade de medida: W/m²
Irradiação (Irradiação (II):): É a integral temporal da É a integral temporal da 
Radiômetro: Mede irradiância solar
Irradiação (Irradiação (II):): É a integral temporal da É a integral temporal da 
irradiânciairradiância solarsolar
 idtI
Unidade de medida: MJ/m²
Propriedades de uma superfíciePropriedades de uma superfície
a) poder de reflexão (ra) poder de reflexão (rλλ))
b) poder de absorção (b) poder de absorção (aaλλ) ) 
c) poder de transmissão (tc) poder de transmissão (tλλ) ) 
d) poder emissivo (εd) poder emissivo (ελλ))
Corpo negro idealCorpo negro ideal
Corpo de referência, Modelo conceitual, Modelo hipotético 
0
0
1






t
r
tar
1a
Corpos reais podem atuar como um Corpo Negro?
Leis da radiaçãoLeis da radiação
Lei de KirchhoffLei de Kirchhoff
Para um dado comprimento de onda e uma dada
temperatura, o coeficiente de absorção de um corpo é
igual ao seu coeficiente de emissão
Todo bom absorvedor é um bom emissor (a = ε)
Coeficiente de emissão (ε)Coeficiente de emissão (ε)
RazãoRazão entreentre aa emitânciaemitância monocromáticamonocromática dede umum corpocorpo
realreal ee aa correspondentecorrespondente emitânciaemitância monocromáticamonocromática dodo
corpocorpo negro,negro, nana mesmamesma temperaturatemperatura dodo corpocorpo realreal
consideradoconsiderado
negrocorpo
realcorpo
E
E
_
_
Superfícies 
Diversas
 Superfícies de 
Folhas

Água 0,92-0,96 Algodão 0,96-0,97
Areia molhada 0,95 Cana 0,97-0,98
Areia seca 0,89-0,90 Feijão 0,93-0,94
Gelo 0,82-0,99 Fumo 0,97-0,98
Solo molhado 0,95-0,98 Milho 0,94-0,95
Lei de StefanLei de Stefan--BoltzmanBoltzman
Radiação emitida pelo corpo negro (E) em todos os comprimentos Radiação emitida pelo corpo negro (E) em todos os comprimentos 
de onda é proporcional à quarta potência de sua temperatura de onda é proporcional à quarta potência de sua temperatura 
absoluta (T, K)absoluta (T, K)
4TE 
= constante de Stefan-Boltzman= constante de Stefan-Boltzman
-4-2-8 K m W 5,6697x10
Emitância dos corpos reais
4TE  
Lei de WienLei de Wien
O comprimento de onda de máxima emissão (O comprimento de onda de máxima emissão (λλmaxmax,, µmµm) ) 
é inversamente proporcional a temperatura absoluta é inversamente proporcional a temperatura absoluta 
da superfície (T, K)da superfície (T, K)
2897
T
2897
max 
Exercício resolvido: Qual o comprimento de onda de
máxima emissão da Terra (15°C)? E do Sol (5780 K)?
Especifique as regiões do espectro solar que
correspondem os comprimentos de onda.
Estime a emitância radiante total (E) do Sol e de uma Estime a emitância radiante total (E) do Sol e de uma 
superfície de canasuperfície de cana--dede--açúcar, sabendo que a açúcar, sabendo que a 
temperatura da superfície do Sol é de 5780K e a da temperatura da superfície do Sol é de 5780K e a da 
cana é 27cana é 27°°C.C.
Exercício resolvido Lei de stefanExercício resolvido Lei de stefan--BoltzmanBoltzman
Aplicação das leis da radiaçãoAplicação das leis da radiação