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Um dos resultados experimentais que mais chamou a atenção dos cientistas no final do século XIX foi o estudo da luz emitida por corpos quando se encontram muito quentes, como o ferro “em brasa” ou mesmo um carvão em brasa. Os ferreiros da época já sabiam que quando o ferro ficava rubro, a sua temperatura estava por volta dos 1.000 K, podendo ser mais facilmente trabalhado.
Com a finalidade de estudar a luz emitida pelos corpos quentes, foi proposto um modelo no qual a ideia era realizar os cálculos apenas da radiação produzida pela agitação térmica do corpo. Tal corpo deveria absorver toda a radiação que chegava até ele, não podendo refleti-la. Dessa forma, o corpo teria de ser totalmente negro, daí o nome do modelo: radiação do corpo negro.
Ao olharmos para o passado, levando em conta o que conhecemos hoje, podemos afirmar que o estudo da radiação do corpo negro marca o surgimento da Mecânica Quântica.
Em primeiro lugar, temos que entender de fato o que é radiação de corpo negro. Ao aquecermos um corpo, ele passa a emitir radiação eletromagnética. Dessa maneira, podemos dizer que o espectro dessa radiação depende da temperatura do corpo. Por exemplo, o forno de uma indústria siderúrgica ou o Sol produz radiação através da agitação térmica. Se observarmos o carvão em brasa, na verdade veremos a radiação de corpo negro de um corpo à temperatura muito alta.
Lâmpada de filamento
Um exemplo de radiação de corpo negro que temos no cotidiano é a lâmpada de filamento. Quando passa corrente elétrica através do filamento da lâmpada, este se aquece pelo efeito Joule e se comporta praticamente como um corpo negro. Quando a temperatura chega próxima de 2.000 K, parte da energia é emitida como luz visível, que é utilizada para iluminação. No entanto, uma boa parte da energia térmica é emitida no espectro do infravermelho e não é aproveitada na iluminação.
Com intuito de aumentar a eficiência de iluminação de uma lâmpada elétrica, é preciso aumentar a temperatura do filamento. Para que ela produza luz semelhante à luz do Sol, o filamento deve operar com uma temperatura semelhante à superfície do Sol, que é de aproximadamente 5.700 K. O tungstênio usado para fabricar filamentos de lâmpadas tem temperatura de fusão de 3.137 K.
Por Domiciano Marques
Graduado em Física
Equipe Brasil Escola