Radiação Térmica - Exercícios - Estrutura da Matéria, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)
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A_Santos8 de Março de 2013

Radiação Térmica - Exercícios - Estrutura da Matéria, Notas de estudo de Física. Universidade Federal da Bahia (UFBA)

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Apostilas e exercicios de Física do Instituto de Física da UFBA sobre o estudo da Radiação Térmica. .
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Microsoft Word - LISTA1.DOC

INSTITUTO DE FÍSICA DA UFBA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA DO ESTADO SÓLIDO

DISCIPLINA: ESTRUTURA DA MATÉRIA 1

LISTA 1: RADIAÇÃO TÉRMICA 1. Um pequeno orifício de área S é feito na parede de um forno que está à temperatura T. Uma esfera negra

de raio r é colocada em frente ao orifício a uma distância R do mesmo. Desprezando-se a radiação vinda

de outras fontes, calcule a potência absorvida pela esfera.

2. A potência total de uma lâmpada de incandescência é igual a 200W. A lâmpada possui um filamento de

comprimento igual a 20 cm e diâmetro de 0,80 mm. Considere a emissividade do tungstênio igual a

0,258. Determine : (a) A radiância total do filamento (b) A temperatura na superfície do filamento. (Resp:

a. 397,1 kW/m2 b. 2287 K )

3 Calcule a potência total da radiação emitida pelo Sol, bem como sua temperatura, sabendo-se que a

constante solar é S = 1350 W/m2, o raio da órbita terrestre é R = 1,50 X !0 11 m e o raio do sol vale RS = 6,96 X

108 m.

4. Uma lente convergente, de diâmetro igual a 3,8 cm e de distância focal igual a 26 cm, produz uma imagem

do Sol sobre uma tela preta e delgada cujo tamanho é igual ao da imagem. Determine a mais alta temperatra

que a tela pode alcançar.

5. O comprimento de onda λm para qual a radiância espectral atinge seu valor máximo, a uma dada

temperatura T, é dado pela Lei de Deslocamento da Wien, λm T = constante. Calcule o valor dessa constante

a partir da Lei de Planck. ( R: λm T = 2,8978 x 10 -3 m K )

6. A temperatura efetiva do Sol é de 5800 K. Em que comprimento de onda o Sol irradia mais intensamente?

Em que região do espectro ele se situa? Por que então, o Sol parece amarelado ?

7. Demonstrar a Lei de Stefan Boltzmann a partir da Lei de Planck, isto é Calcule o valor

de A e compare com a constante de Stefan Boltzmann σ. ( Sugestão: Faça uma mudança de variáveis e utilize

a seguinte integral:

4

0

)(R TAdT =∫ ∞

λλ

151

4

0

3 π =

−∫ ∞

dx e

x x

8. Mostrar que a lei de radiação de Planck se reduz à lei de Rayleigh Jeans para grandes comprimentos de

onda e à de Wien, para os pequenos.

9. Um corpo negro emite a T = 5000 K. Determine os comprimentos de onda que correspondem aos valores de

λ onde a densidade espectral de energia é metade do valor de pico.

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10. (a) Um irradiador ideal tem uma radiância espectral em 400 nm que é 3,5 vezes sua radiância espectral a

200 nm. Qual é a sua temperatura? (b) Qual seria sua temperatura se a sua radiância espectral à 200 nm fosse

3,5 veze sua radiância espectral a 400 nm?

Obs: Os exercícios foram retirados dos livros :

a) R. Eisberg, R. Resnick, Física Quântica, Cap. 1

b) A. Beiser, Conceptos de Fisica Moderna, Cap.9

c) M.R. Wehr, J.A. Richards, Fisica do Atomo, Cap.3

d) D. Halliday, R. Resnick, Krane K. S., Física 4, Cap. 49

e) R.B. Leighton, Principles of Modern Physics, Cap. 2

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