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Física ModernaFísica Moderna Colégio Colégio EducareEducare PitágorasPitágoras BetimBetim--MGMG ProfProf: : ZaqueuZaqueu William Thomson (1824-1907), conhecido como Lorde Kelvin, afirmou que “existem apenas duas nuvenzinhas no céu da física”. As “duas nuvenzinhas” nada mais são do que a teoria da relatividade e a mecânica quântica, os dois pilares da física moderna. RADIAÇÃO TÉRMICA RADIAÇÃO TÉRMICA Lei de Estefan-Boltzmann Pot = e σ A T4 Pot = potência total irradiada pela superfície externa do corpo; e = emissividade ou poder de emissão do corpo, que depende da natureza da superfície emissora. Pode assumir valores entre 0 e 1; σ = constante universal denominada constante de Boltzmann. σ = 5,67 x 10-8 W/m2 K4 A = área da superfície emissora. RADIAÇÃO TÉRMICA Lei de Estefan-Boltzmann I = e σ T4 I = intensidade total da radiação térmica. I = Pot / A Aplicação: Faça uma estimativa da temperatura de um filamento de uma lâmpada de incandescência, supondo que: Pot = 60w e = 0,3 σ = 5,7 x 10-8 O filamento seja um fio cilíndrico de comprimento igual a 20cm e seção transversal de raio r = 50µm. RADIAÇÃO TÉRMICA Lei de deslocamento de Wien λI máx = b/T b = 2,98 x 10-3 m K RADIAÇÃO TÉRMICA Lei de deslocamento de Wien Aplicações: Se a intensidade máxima da radiação solar ocorre a 490nm, então determine a sua temperatura. Pirômetro RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO Corpos negros são corpos cujas superfícies absorvem toda radiação térmica incidente sobre eles. Todos os corpos negros à mesma temperatura emitem radiação térmica com o mesmo espectro. I = σ T4 RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO Max Planck RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO Max Planck Em dezembro de 1900 apresentou uma teoria para contornar o problema da catástrofe do ultravioleta. Planck considerou que, na superfície do corpo negro, existem osciladores harmônicos simples que só podem ter determinados valores E de energia, dados pela expressão: E = n hf n = número quântico; h = constante de Planck h = 6,63 x 10-34 j.s; f = freqüência da radiação. RADIAÇÃO DE CORPO NEGRO Max Planck A emissão e a absorção de energia se dá em quantidades quantizadas. Cada porção discreta de energia recebeu o nome de quantum (plural quanta). Quando Planck propôs sua teoria, nem ele acreditava que o quantum fosse algo real, chegando a confessar que concebeu essa idéia como “ato de desespero”. EFEITO FOTOELÉTRICO Albert Einstein EFEITO FOTOELÉTRICO Albert Einstein EFEITO FOTOELÉTRICO Albert Einstein Observações: - As energias dos elétrons ejetados não dependem da intensidade da radiação incidente; - Por menor que seja a intensidade da radiação causadora do efeito fotoelétrico, os elétrons são ejetados instantaneamente após a incidência da luz; - As energias dos elétrons dependem da frequência da radiação incidente; - O efeito fotoelétrico só ocorre se a frequência da radiação incidente estiver acima de um certo valor mínimo. EFEITO FOTOELÉTRICO Albert Einstein Equação do efeito fotoelétrico: E = K + ϕ E é energia do fóton E = hf Φ é a função trabalho. Energia mínima necessária para extrair um elétron situado na superfície do metal. Φ varia de metal pra metal. EFEITO FOTOELÉTRICO Albert Einstein
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