UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA – UESB
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS– DCET
DISCIPLINA: ESTRUTURA DA MATÉRIA
PROFESSORA: Cristina Porto Gonçalves
CURSO: Licenciatura em Física DATA___/___/___
Primeira Lista de Estrutura da Matéria – Radiação Térmica e o Postulado de Planck
“Quem não se sentiu chocado com a teoria
quântica não pode tê-la compreendido.” Niels Bohr
Questões Conceituais:
1) Um corpo negro é preto? Explique.
2) Todos os corpos irradiam energia. Então, por qual motivo não somos capazes de enxergar todos os
corpos em um quarto escuro?
3) Pesquise o que é um espectrômetro.
4) Você está observando a chama amarela de uma vela e seu colega de laboratório afirma que a luz da
chama tem origem atômica. Você discorda, afirmando que a chama da vela é quente, logo a radiação precisa
ser de origem térmica. Antes que saiam no tapa, como vocês poderiam determinar quem tem razão?
5) Qual a cor do filamento de uma lâmpada incandescente? E de um carvão de churrasqueira? Explique.
6) Por que com alguns binóculos especiais conseguimos “ver” à noite e com nossos olhos desarmados
não? De onde vem a luz das coisas que nós vemos com esses binóculos?
7) Qual a região mais quente da chama de uma vela, a vermelha ou a azul? Justifique.
8) Fazer as questões do livro texto, página 43: 3,6,7,8,10,12,13,15,17,19.
Problemas:
1) Um forno com temperatura T0 = 2270C está numa sala que tem temperatura Ts = 270C. Há uma
pequena abertura de área igual a 5,0 cm2 numa parede lateral do forno. Qual a taxa líquida de transferência de
energia do forno para a sala? (Sugestão: considere o forno e a sala como se fossem cavidades radiantes)
2) (b) Qual é a potência total irradiada por unidade de área?
3) Calcule a intensidade da luz emitida da superfície do Sol no intervalo entre 600,0 nm e 605,0 nm.
(Sugestão: ao invés de calcular a área embaixo da curva do gráfico radiância espectral versus λ, entre esses
limites, aproxima a área pelo produto da altura medida no λ médio vezes a largura do intervalo.)
4) O comprimento de onda visível mais curto é aproximadamente igual a 400 nm. Qual é a temperatura de
um corpo negro ideal cuja radiância espectral tenha pico para esse comprimento de onda?
5) Um copo negro ideal irradia com uma intensidade total de 6,94 MW/m2. Para qual comprimento de
onda ocorre o pico da radiância espectral?
6) Escreva a lei da distribuição de Planck em termos do comprimento de onda λ em vez da freqüência ν
para obter RT (λ).
7) Uma grande cavidade com um orifício muito pequeno mantida a uma temperatura T constitui uma boa
aproximação de um corpo negro ideal. A radiação só pode entrar ou sair da cavidade através do orifício. A
cavidade é um absorvedor perfeito, uma vez que a radiação que incide sobre o orifício fica presa no interior
da cavidade. Uma cavidade desse tipo está a 200 0 C e possui um orifício com área igual a 4,00 mm2. Qual é o
tempo necessário para que essa cavidade irradie 100 J de energia através do orifício.
8) Obter a equação
d
c
V
dN 2
3
8
)(
(equação 1.12 do livro), que dá o número de ondas
eletromagnéticas estacionárias possíveis em cada intervalo de freqüência, para o caso de uma cavidade
tridimensional na forma de um cubo de paredes metálicas cujas arestas tem comprimento a.
9) Usando a lei de eqüipartição clássica obtenha a fórmula de Rayleigh-Jeans para a radiação de corpo
negro.
10) Obter a expressão de Planck para a energia média ε e também para o espectro de corpo negro.
11) A densidade de energia por intervalo de freqüência ou por comprimento de onda é a mesma. Condição
esta assim expressa: (ν,T)d ν= ( λ,T)d λ. Use essa relação para se obter ( λ,T).
12) Planck não se contenta somente em apresentar idéias revolucionárias, mas deixa o seu trabalho
completo ao resolver, no mesmo artigo de 1901, a integral
dx
e
x
Ix
0
3
1
, que aparece na prova da lei de
