Reflexões sobre a Lei de Wien.

Introdução:

Fazendeiro de coração, adota a física como segunda carreira. Escreve a lei de Wien, que usa a segunda lei da termodinâmica para mapear a relação de dependência entre radiação e temperatura, levando-nos “aos próprios portões da física quântica”. Descobre uma partícula positivamente carregada que, depois de ser mais investigada por outros, recebe o nome de próton. Ganha o Prêmio Nobel em 1911. Uma cratera de Marte, com 120 km de diâmetro, tem seu nome.

Lei de deslocamento de Wien

A lei de Wien diz que a energia emitida cresce com a temperatura, com ela pode-se estimar a temperara de uma fonte de energia que esteja a milhões, bilhões de quilômetros de distância, somente analisando o espectro da radiação eletromagnética emitida que chega até nós.

É pela Lei de Wien que conhecemos que a maior parte da radiação solar, encontra-se na região do visível principalmente e do infravermelho próximo.

Ao relacionar a temperatura com a energia que um corpo emite, podemos relacionar também ao comprimento de onda na relação matemática.

Lei de wien

Onde:

λ é o comprimento de onda.

T é a temperatura em Kelvin (K).

b é a constante de Wien (b ≅𝟐,𝟖𝟗𝟕𝟕𝟔𝟖𝟓 𝒙𝟏𝟎𝟑 𝒎𝑲)

Quando se é falado que a absortividade máxima de uma molécula ocorre a um determinado comprimento de onda, aplicamos a Lei de Wien para relacionar a temperatura do emissor, para descobrir se a essa temperatura, o comprimento de onda e a frequência devem estar na mesma frequência do espectro monocromático ao qual essa molécula irá interagir na forma de absorção de radiação eletromagnética.

No caso do CO2:

Lei de wien

A banda V2 é a mais energética, mas não é a que predomina na natureza, pois após a aplicação da Lei de Wien, ela está associada a uma temperatura no máximo de absorção na ordem de 400,9ºC e a banda V3 apesar de não ser a mais energética, é a banda a qual as temperaturas são mais encontradas na atmosfera terrestre, que é aproximado dos -80ºC.

No gráfico abaixo, se encontra as bandas de absorção do CO2 dentro do espectro do infravermelho.

Lei de wien

Portanto, a Lei de Wien é uma ferramenta analítica, somente para descobrir qual é a temperatura associada a radiação emitida por corpo, ou seja, qual é a temperatura desse corpo ou vice-versa. No caso em particular do CO2 que é uma molécula apolar, portanto só absorve somente em 4 bandas no infravermelho termal, a Lei de Wien é aplicada para descobrir a qual temperatura deve estar um corpo para que o CO2 possa interagir com a radiação dentro do espectro do infravermelho, mas que fique bem claro que mesmo ele sendo um excelente absorvedor de radiação infravermelho nos espectros mencionados, não quer dizer que essa interação é 100% eficiente e nem que exista a probabilidade de 100% desse evento acontecer.

Referências:

http://www.if.ufrgs.br

http://www.if.ufrj.br

Georgia Tech – Earth and Atmospheric Sciences

Física Quântica, Eisberg e Resnick

Calendar, G.S., The artificial production of Carbon Dioxide and its influence on climate. Quart. Jour.

Cambridge Universitiy Press, 225-233 (1984)

K.Ya. Kondratyev, N.I. Moskalenko, Thermal Emission of Planets

Itrodução: Robert P. Crase – As grandes equações.

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