COR E TEMPERATURA





Todas as substâncias com temperatura acima do zero absoluto ou -273oC emitem radiação com freqüência proporcional à temperatura absoluta do emissor. Por exemplo, a Terra emite energia radiante com freqüência menor do que a emitida pelo Sol, que possui temperatura muito mais alta.

Sol

O Sol emite radiação devido às reações nucleares em seu interior e essa energia chega até a Terra com freqüências na faixa do espectro visível, do ultravioleta e do infravermelho.

A radiação infravermelha é também chamada de radiação térmica, pois em contato com nossa pele, por exemplo, produz a sensação de calor, assim como carvão em brasa e o filamento de uma lâmpada produzem.

A Terra também emite radiação na faixa do infravermelho e, geralmente, é chamada de radiação terrestre. chama chama

Corpos a temperatura muito elevadas, como a lava de um vulcão, emitem luz vermelha intensa que passa por um vermelho mais fraco, por um alaranjado e vai até o branco conforme a temperatura se eleva. Em uma vela, por exemplo, as cores vão do branco, passando pelo azul, amarelo, laranja até um castanho, do centro para a periferia da chama.

Vejamos na tabela abaixo algumas cores emitidas em certas temperaturas.

temperatura (oC)
cor
freqüência (Hz)
comprimento de onda (m)
~1100
vermelho
3,89x1014
~768x10-9
~2200
laranja
4,57x1014
~656x10-9
~3400
amarelo
5,09x1014
~589x10-9
acima de 10000
branco
no infinito
no infinito


Dentro de uma certa faixa de temperatura pode ocorrer a predominância da emissão de uma cor, porém outras cores podem estar sendo emitidas em menor proporção.

Nosso olho detecta comprimentos de onda na faixa do vísivel e a cor que enxergamos nos objetos, em geral, é uma mistura de alguns desses comprimentos de onda. O branco, por exemplo, é uma mistura de todos eles.

Podemos fazer uma simulação para observar a cor da radiação emitida por um corpo negro conforme a temperatura.

No quadro da simulação aparecem, do lado esquerdo, três círculos com as chamadas "cores primárias de luz": vermelho, verde e azul, que correspondem as três regiões básicas do espectro da luz visível. No círculo maior (Appearance), podemos visualizar a cor da radiação, conforme a temperatura e, abaixo dele, o valor da temperatura na escala kelvin.

O gráfico, no lado direito, possui, no eixo das ordenadas (eixo y), a densidade de energia da radiação e, no eixo das abcissas (eixo x), o comprimento de onda correspondente o que permite fazer uma análise do espectro da radiação emitida.

Na parte inferior tem um cursor onde podemos variar o valor da temperatura com o mouse, e um quadro onde podemos digitar um valor diretamente. Na tabela abaixo, exitem botões que permitem a escolha de alguns valores determinados como da temperatura da superfície do Sol.

 
 
Physlets® (Java applets): marca registada de Wolfgang Christian e Davidson College. Para mais informações, visite o site: (http://www.opensourcephysics.org).

Siga o seguinte roteiro:

  • coloque no quadro de temperatura o valor 1500, tecle "enter";
  • analise o gráfico do espectro da radiação;
  • verifique o valor do comprimento de onda para a intensidade máxima da densidade de energia, clicando no pico da curva espectral;
  • verifique a cor correspondente no círculo Appearance;
  • clique no botão "2000 kelvin";
  • compare a cor e o gráfico com o valor de 1500K;
  • quais as diferenças que percebes?
  • utilize o cursor até atingir o valor de 4000K;
  • analise o gráfico do espectro da radiação;
  • verifique a cor correspondente no círculo Appearance;
  • clique no botão "5000 kelvin";
  • compare a cor e o gráfico com o valor de 4000K;
  • quais as diferenças no espectro e na cor nesta variação de temperatura de 1000K?
  • clique no botão "temperatura do Sol";
  • analise o gráfico do espectro da radiação;
  • verifique o valor do comprimento de onda para a intensidade máxima da densidade de energia, clicando no pico da curva espectral;
  • verifique a cor correspondente no círculo Appearance;
  • compare estes resultados com o valor de 1473K que é o valor mínimo da temperatura do filamento de uma lâmpada incandescente comum.