Irradiação Térmica: o que é, como ocorre, exemplos

A irradiação (ou radiação) térmica é uma das formas de propagação do calor que ocorre por meio de ondas eletromagnéticas, conhecidas como radiação térmica ou calor radiante.

Ilustração das ondas de calor provocadas pela irradiação térmica

Além dela, o calor pode ser transmitido por condução térmica (agitação das moléculas) ou convecção térmica (correntes de convecção).

Importante destacar que a condução e a convecção são produzidas em meios materiais, enquanto a irradiação pode ocorrer nos materiais e ainda, no vácuo.

A irradiação térmica é um fenômeno fundamental para entendermos como o calor se propaga no universo. Ao compreender os princípios da irradiação, podemos explicar diversos fenômenos naturais e desenvolver tecnologias mais eficientes.

Como Ocorre a Irradiação Térmica

A irradiação térmica ocorre por três etapas principais.

Emissão: Todo corpo com temperatura acima do zero absoluto (0 K) emite radiação térmica. A intensidade e o comprimento de onda dessa radiação variam conforme a temperatura do corpo.

Absorção: Quando um corpo recebe radiação, ele pode absorver parte dessa energia, elevando sua temperatura, refletir parte dela ou permitir que a radiação a atravesse (transmissão).

Transferência: O calor é transportado por ondas eletromagnéticas, predominantemente na faixa do infravermelho, permitindo a transferência de energia mesmo na ausência de um meio material, como no vácuo.

Fatores que Influenciam a Irradiação Térmica

A intensidade e a quantidade de calor transmitido por irradiação térmica são influenciadas por diversos fatores. A temperatura, a natureza da superfície e a área de um corpo são fatores cruciais para determinar a intensidade e a quantidade de calor transmitido por irradiação térmica.

• Temperatura: Corpos mais quentes emitem mais radiação térmica.
• Natureza da superfície: superfícies escuras e ásperas absorvem e emitem mais radiação do que superfícies claras e lisas.
• Área da superfície: quanto maior a área da superfície, maior a quantidade de radiação emitida.

Compreender esses fatores é fundamental para diversas aplicações, desde a concepção de materiais isolantes até o desenvolvimento de tecnologias de energia solar.

Absorção e Reflexão na Irradiação Térmica

Dois conceitos relacionadas com o de irradiação térmica são a absorção e a reflexão.

As cores claras absorvem menos calor por terem maior poder de reflexão e baixo de absorção.

Por outro lado, nas mais escuras, a energia colorífica possui mais poder de absorção em detrimento da reflexão.

Esquema de absorção e reflexão da luz solar.

Isso explica o porquê de usarmos roupas mais claras num dia quente. Se fosse o contrário, sentiríamos muito mais calor, devido ao maior poder de absorção das cores mais escuras.

Exemplos de Irradiação Térmica no Cotidiano

Diversos exemplos de irradiação térmica são utilizados no nosso cotidiano:

• Aquecimento da Terra pelo Sol: A maioria do calor que chega à Terra vem do Sol através da irradiação térmica.
• Funcionamento de um forno elétrico: A resistência elétrica no forno emite radiação infravermelha que aquece os alimentos.
• Lareira: O calor da lareira se propaga por irradiação, aquecendo o ambiente.
• Garrafa térmica: As paredes espelhadas da garrafa térmica refletem a radiação térmica, evitando a perda de calor para o ambiente externo.

Esquema sobre a retenção de calor pela garrafa térmica

Além disso, o calor do sol é transmitido por meio de irradiação térmica. Sem ele, seria impossível a vida no planeta.

Fórmula da irradiação térmica

A intensidade da radiação térmica emitida por um corpo pode ser calculada pela Lei de Stefan-Boltzmann:

Onde:

• P: Potência emitida (em Watts);
• σ: Constante de Stefan-Boltzmann ;
• A: Área da superfície emissora (m²);
• T: Temperatura absoluta do corpo (K).

Exemplo de cálculo de potência térmica irradiada

Uma superfície negra de 2 m² está a 400 K. Qual é a potência irradiada por essa superfície?

Resolução:
Usando a fórmula da Lei de Stefan-Boltzmann:

Exercícios sobre Irradiação Térmica

Exercício 1

(UFMG) A irradiação é o único processo de transferência de energia térmica no caso:

a) da chama do fogão para a panela.
b) do Sol para um satélite de Júpiter.
c) do ferro de soldar para a solta.
d) da água para um cubo de gelo flutuando nela.
e) de um mamífero para o meio ambiente.

Exercício 2

(ITA) Uma garrafa térmica, devido às paredes espelhadas, impede trocas de calor por:

a) condução.
b) irradiação.
c) convecção.
d) reflexão.
e) n.d.a.

Exercício 3

(PUC-SP) Nas garrafas térmicas, usa-se uma parede dupla de vidro. As paredes são espelhadas e entre elas há vácuo. Assinalar a alternativa correta:

a) o vácuo entre as paredes evita perdas de calor por radiação.
b) as paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por condução.
c) as paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por radiação.
d) o vácuo entre as paredes acelera o processo de convecção.
e) as paredes são espelhadas para evitar perdas de calor por convecção

Mais exercícios sobre temperatura e calor.

Irradiação Térmica e Efeito Estufa

O efeito estufa é um fenômeno natural que modifica a temperatura terrestre. Isso ocorre devido a grande irradiação solar que o planeta recebe.

Assim, a Terra é aquecida mas devido ao excesso de gases poluentes na atmosfera, a reflexão é bloqueada impedindo que o calor saia.

Dessa maneira, parte da radiação infravermelha (calor) irradiada é enviada novamente à Terra, o que causa o aumento do aquecimento global.

Esquema do Efeito Estufa

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