Simulação do espetro contínuo emitido por um corpo negro

1ª PARTE

1. Antes de começares a trabalhar com o simulador observa com atenção a figura anterior e responde às questões:1.1 Analisa as grandezas físicas, e as respetivas unidades representadas no eixo das ordenadas e no eixo das abcissas.1.1.1 Qual é a grandeza física que está representada no eixo das ordenadas?

1.1.2 Qual é a grandeza física que está representada no eixo das abcissas? Qual é a unidade em que se exprime no SI?

1.1.3 Em que unidades está expressa a temperatura na escala com que o simulador trabalha?

1.2 Qual é o comprimento de onda da radiação menos energética da gama do visível, em unidades SI? E qual é a sua cor?

1.3 Qual é o comprimento de onda da radiação mais energética da gama do visível, em unidades SI? E qual é a sua cor?

1.4 Qual é a temperatura à superfície do corpo negro cujo espetro se encontra na figura? Qual é a cor do corpo negro?

1.5 Qual é o valor do comprimento de onda em que é máxima a intensidade irradiada pelo corpo cujo espetro se encontra na figura, a essa temperatura?

1 ATIVIDADE EXTRA AULA - TPC – FÍSICA 10.º ANO – TURMA B‐

2ª PARTE

Simulador disponível em: http://phet.colorado.edu/en/simulation/blackbody‐spectrum

1. Move o cursor da temperatura até que o termómetro marque a temperatura do Sol.1.1 Qual é a temperatura à superfície do Sol (segundo este simulador)?

1.2 Admitindo que o Sol se comporta como um corpo negro, identifica a zona do espetro em que é máxima a intensidade irradiada pelo Sol.

1.3 Indica a cor do Sol (segundo este simulador).

2. Considera que a temperatura da estrela Sirius é 9200 K.2.1 Admitindo que a estrela Sirius se comporta como um corpo negro, identifica a zona do espetro em que é máxima a intensidade irradiada pela estrela Sirius. Consulta o espetro eletromagnético no manual.

2.2 Identifica a cor da estrela Sirius.

3. Considera que a temperatura da estrela Antares é 3500 K.3.1 Admitindo que a estrela Antares se comporta como um corpo negro, identifica a zona do espetro em que é máxima a intensidade irradiada pela estrela Antares. Consulta o espetro eletromagnético no manual.

3.2 Identifica a cor da estrela Antares.

4. Move o cursor da temperatura até que o termómetro marque a temperatura da superfície da Terra.4.1 Admitindo que a Terra se comporta como um corpo negro, identifica a zona do espetro em que é máxima a intensidade irradiada pela Terra. Consulta o espetro eletromagnético no manual.

4.2 A Terra é visível para os humanos devido à sua emissão de radiação?

4.3 Explica como é que é possível ver do espaço a face diurna da Terra, não considerando as fontes de radiação eletromagnética como os vulcões e a iluminação artificial.

5. Considera que a temperatura do filamento de uma lâmpada incandescente é de 2700 K.5.1 Admitindo que o filamento se comporta como um corpo negro, identifica a zona do espetro em que é máxima a intensidade irradiada pelo filamento da lâmpada. Consulta o espetro eletromagnético no manual.

2 ATIVIDADE EXTRA AULA - TPC – FÍSICA 10.º ANO – TURMA B‐

Agora que já conheces um pouco melhor o simulador, vamos então utilizá lo para simular o espetro contínuo‐ emitido por um corpo a uma dada temperatura. Atenção: sempre que necessário utiliza os comandos que permitem aumentar ou diminuir as escalas dos eixos.

5.2 Explica, com base no espetro emitido pela referida lâmpada, porque é que as lâmpadas incandescentes são energeticamente pouco eficientes.

6. Coloca o cursor na temperatura máxima. Diminui a temperatura do corpo.6.1 Descreve as alterações na cor do corpo.

6.2 Descreve as alterações na curva do espetro.

6.3 Como é que varia o comprimento de onda em que é máxima a intensidade irradiada pelo corpo.

7. Aumenta a temperatura do corpo.7.1 Descreve as alterações na cor do corpo.

7.2 Descreve as alterações na curva do espetro.

7.3 Como é que varia o comprimento de onda em que é máxima a intensidade irradiada pelo corpo.

8. Utiliza o simulador para preencher a tabela 1, identificando para os valores de temperatura indicados, quais são os respetivos comprimentos de onda em que é máxima a intensidade irradiada pelo corpo. Atenção: Seleciona a ferramenta régua (para te ajudar a realizar as leituras no gráfico) e sempre que necessário utiliza os comandos para aumentar e diminuir a escala do eixo das ordenadas.

Temperatura (K) Comprimento de onda (m)9600725048003400

Tabela 1 - Temperatura do corpo e respetivo comprimento de onda da intensidade máxima irradiada pelo corpo

8.1 Como é que varia a energia da radiação emitida de maior intensidade com a temperatura do corpo?

8.2 Qual é a relação entre a temperatura absoluta do corpo e o comprimento de onda em que é máxima a intensidade irradiada por o corpo (diretamente proporcionais ou inversamente proporcionais)? E qual é o valor da respetiva constante de proporcionalidade?

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