|
|
|
Radiação de infravermelhos em corpo negro
A radiação de infravermelhos é a radiação electromagnética cujo comprimento de onda varia entre 700 nanómetros e 1 milímetro. Desta forma, situa-se entre o limite vermelho do espectro visível e as micro-ondas mais curtas. Todos os corpos, cuja temperatura é superior ao zero absoluto, emitem uma radiação de infravermelhos.
Contudo, para uma temperatura e um comprimento de onda determinados, existe um máximo de energia radiada que nenhum corpo pode exceder. Se uma superfície alcançar este máximo, dá-se o nome de corpo negro.
Os objectos correntes não são corpos negros. Não absorvem 100% da energia incidente e seleccionam os comprimentos de onda absorvidos. Consequentemente, não podem reemitir toda a energia incidente. A relação entre a energia emitida e a energia incidente é chamada de emissividade. Esta relação depende frequentemente do comprimento de onda.
Em teoria, um corpo negro tem uma emissividade 1.0 a todas as temperaturas e a todos os comprimentos de onda.
Um corpo negro pode ser comparado a um radiador ideal que absorve toda a energia incidente na sua superfície, quaisquer que sejam a direcção e o comprimento de onda. Reemite esta radiação electromagnética com uma eficácia de 100% segundo a lei de Planck (ver curva de Planck ao lado). As curvas de emissão dependem apenas das temperaturas do corpo negro.
Lei de Planck:
A lei de Wien indica o comprimento de onda (em micrómetros) que corresponde à luminância espectral máxima de um corpo negro a uma temperatura determinada T (em Kelvin):
Lei de Wien:
O comprimento de onda do máximo da radiação de infravermelhos diminui quando a temperatura do corpo negro aumenta.
A quantidade total de radiação emitida (em Watt) por um corpo negro é dada pela lei de Stefan Boltzman. A potência radiada depende apenas da temperatura T do corpo negro (em Kelvin):
Na prática, uma fonte de infravermelhos de referência é concebida para ter a melhor emissividade possível (>0,9), qualquer que seja o comprimento de onda. Esta fonte é habitualmente denominada corpo negro.
Todos os sensores de infravermelhos de termografia (pirómetros, câmaras térmicas…) transformam a radiação térmica recebida em sinal eléctrico para efectuar uma medição de temperatura. Estes sensores devem ser necessariamente calibrados com uma fonte de infravermelhos de referência corpo negro para garantir a precisão da medição de temperatura.
|
|