Buenas radiadores y absorbentes pero reflectores pobres de energía térmica. Un cuerpo negro absorbe toda la longitud de onda de la radiación electromagnética. Al igual que el gas ideal que utilizamos en teoría de los gases, el cuerpo negro es una idealización que no puede realizarse en la práctica, aunque hay objetos que están muy cerca aproximaciones a la misma.

 

Lummer y Pringsheim- 1899: primer experimento del cuerpo negro de carcasas de porcelana hecha de arcilla cocida. Cuando se calienta a altas temperaturas, la radiación emerge de la cavidad. A bajas temperaturas la radiación está en la región infrarroja, pero al aumentar la temperatura, el color emitido es primero rojo, a continuación, amarillo, y, finalmente, convertirse en blanco si la temperatura es suficientemente alta. La intensidad de la radiación es alta cuando la temperatura es alta también.

 

El espectro de emisión de un cuerpo negro

Para estudiar el cuerpo negro emite radiación se utiliza un espectrómetro. Se mide la intensidad de la radiación a una longitud de onda particular. .

 

I= intensity, p= power emitted, A= area. Units= W m-2 or J s-1m-2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1:

• Hay un valor pico a aproximadamente 500 nm (en algún lugar entre la luz verde y azul para los ojos).

• Hay radiaciones significativas en todas longitudes de onda visibles.

• Hay un fuerte aumento de la intensidad cero-aviso de que la línea no pasa por el origen.

• En las grandes longitudes de onda, más allá del pico de la curva, la intensidad cae a niveles bajos y se aproxima a cero asintóticamente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 2:

Esta familia de curvas nos dice que a medida que aumenta la temperatura:

La intensidad total en cada longitud de onda aumenta (debido a que la curva es más alto)

La potencia total emitida por metro cuadrado aumenta (debido a que el área total bajo la curva es mayor)

Las curvas sesgan hacia longitudes de onda más cortas (frecuencias más altas)

El pico de la curva se mueve hacia longitudes de onda más cortas.

 

ley del desplazamiento de Wien:

Wilhelm Wien 1893, deducir la forma en que la forma del gráfico depende de la temperatura. Declaró que la longitud de onda a la que la intensidad es de un máximo max λ en metros se relaciona con la temperatura absoluta del cuerpo negro T por: λmax = bT. b = constante desplazamiento, 2,9 x 10-3 m K.

Se mostró que la altura de la curva y el ancho depende de la temperatura. Con esta ley podemos encontrar la altura de cualquier punto de la curva.

 

Ley de Stefan-Boltzmann:

De forma independiente cada uno deriva una ecuación que predice la potencia total irradiada por un cuerpo negro a una temperatura particular. P = σAT4. A = área total de la superficie, T = temperatura absoluta, σ = 5,7 x 10-8 W m-2 K-4

 

Cuerpos grises y emisividad:

Los objetos pueden estar muy cerca de un cuerpo negro en el comportamiento de estos son llamados objetos grises. Los objetos grises a una temperatura particular se emiten menos energía por segundo que un cuerpo negro perfecto de las mismas dimensiones a la misma temperatura.

 

Emissivity: 

 

The power emitted can be written as: 

A perfect black body has an emissivity of 1. Object that reflects radiation without absorption has an emissivity of 0.

 

Material

Emissivity

Water

0.6-0.7

Snow

0.9

Ice

0.98

Soil

0.4-0.95

Coal

0.95

 

Max Planck varió ligeramente la teoría de Rayleigh. Propuso que las ondas estacionarias no podía llevar todas las energías posibles, pero sólo determinadas cantidades de energía E dada por el Fondo Nacional de Salud, donde n es un número entero, h es una constante (constante de Planck) y f es la frecuencia de la energía permitida.