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Questão 6

UNICAMP 2006
Física

(UNICAMP - 2006 - 2 FASE )  Todos os corpos trocam energia com seu ambiente através da emissão e da absorção de ondas eletromagnéticas em todas as frequências. Um corpo negro é um corpo que absorve toda onda eletromagnética nele incidente, sendo que também apresenta a máxima eficiência de emissão. A intensidade das ondas emitidas por um corpo negro só depende da temperatura desse corpo. O corpo humano à temperatura normal de 37 ºC pode ser considerado como um corpo negro. Considere que a velocidade das ondas eletromagnéticas é igual a 3,0×108 m/s.


a) A fi gura abaixo mostra a intensidade das ondas eletromagnéticas emitidas por um corpo negro a 37 ºC em função da frequência. Qual é o comprimento de onda correspondente à frequência para a qual a intensidade é máxima?
b) Se um corpo negro cuja temperatura absoluta é T se encontra num ambiente cuja temperatura absoluta é Ta, a potência líquida que ele perde por emissão e absorção de ondas eletromagnéticas é dada por mathrm{P=sigma A(T^4-T_a^4)}, onde A é a área da superfície do corpo e mathrm{sigma} = 6 × 10-8 W/(m2K4). Usando como referência uma pessoa com 1,70 m de altura e 70 kg de massa, faça uma estimativa da área da superfície do corpo humano. A partir da área estimada, calcule a perda total diária de energia por emissão e absorção de ondas eletromagnéticas por essa pessoa se ela se encontra num ambiente a 27 ºC. Aproxime a duração de 1 dia por 9,0 × 104 s.

Gabarito:

Resolução:

a) Pelo gráfico:

I_{max}
ightarrow f = 1,8cdot 10^{13} Hz\V=lambda f\lambda = frac{V}{f} = frac{3cdot 10^8}{1,8cdot 10^{13}}=1,7cdot 10^{-5} m

b) É possível imaginar que a pessoa corresponde a um bloco de 1,70m x 0,40m x 0,20m. Assim, tem uma superfície de aproximadamente 2,0m2 de área. Então:

P=sigmacdot A(T^4-T_a^4)\P=6cdot 10^{-8}cdot 2cdot [(37+273)^4-(27+273)^4]\P=12cdot 10^{-8}cdot (310^4-300^4) = 132 W\E=Pcdot Delta t = 132cdot 9cdot 10^4=1,2cdot 10^7 J

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