Irradiación cuerpo negro

[Guest]

¿Sabe alguien porque un cuerpo negro irradia energía?.

-Por empacho, supongo.

-¿??????? .

-Pues si es aquél, que absorbe todo tipo de radiaciones, sin reflejar ninguna, en algún momento habrá ingerido cantidad superior a su capacidad. Enrojecerá, y soltará el exceso, como cualquier glotón, ahíto.

La cuestión técnica, explicada con profusión por las páginas web, con inclusión de fórmulas cuantitativas, no satisfacen mi pregunta.

Lo que pregunto, es si sabe alguien el proceso de la emisión de fotones desde el núcleo del cuerpo negro, hasta la superación de los electrones, emitiéndo a un ambiente de menor energía. Y porqué.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

Hola carlos, ahora creo que estamos empezando por el principio!! es lo mejhor... . : "La radiación térmica", que la podriamos definir como la energía electromagnética emitida por los cuerpos en función de su temperatura.

Para tu pregunta, es conveniente que te imagines un horno hermeticamente cerrado, cuyas paredes sean muy reflectantes y permanezcan a una temperatura constante (sea la que sea, pero constante) emitiendo la correspondiente radiación térmica y en el centro del horno, suspendida por un hilo muy muy fino y NO conductor, una bola de acero. Se trata de que ese cuerpo suspendido en el interior del horno este aislado termicamente de las paredes del horno.

La radiación de las paredes llegará al cuerpo y una parte de esa radiación sera reflejada o devuelta, pero otra parte penetrara en el interior del cuerpo. De esa parte, a su vez, una fracción volvera al exterior mediante transmisión simple o tras multiples reflexiones internas y otra parte será absobida y transformada en calor. Este calor hara que el cuerpo comience a emitir a su vez radiación termica, que se distribuira por la cavidad del horno y se reflejara sobre/por las paredes. etc.... Se establece un intercambio de energía, paredes -cavidad-cuerpo y este intercambio se hace exclusivamente por radiación, ya que no hay ningún medio material entre el cuerpo y las paredes del horno.

Al cabo de un tiempo, se alcanzará un equilibrio térmico, en el cual el cuerpo emitirá la misma cantidad de energía que absorbe.

Al principio el cuerpo absorbe parte de la radiacion y se caliente, y al calentarse emite radiación hacia la cavidad que tambien se calienta. Pero cuando el cuerpo-cavidad y paredes tienen la misma temperatura, el cuerpo absorbe energía que le llega, pero necesariamente emite la misma ya que esta en equilibrio, y eso mismo le pasa a las particulas del interior de la cavidad y a las paredes. Es el equilibrio térmico aludido.

Si no quieres matematicas, por lo menos decir que la Ley de Kirchoff nos dice que, para cada frecuencia de radiación, el cociente entre la potencia emitida por unidad de area y el poder absorbente del cuerpo (cuando estan en equilibrio termico) es el mismo para todos los cuerpos (independientemente de su composición y forma) y es igual a la irradiancia, (o cantidad de energía) de la radiación térmica de la cavidad.

A los absorbentes perfectos, se les denomina cuerpos negros

¿Sabe alguien porque un cuerpo negro irradia energía?.

Todo cuerpo irradia energía electromagnetica en funcion de su temperatura, que logicamente no la percibimos porque ni nos quemamos ni la vemos. Estos cuerpos no son "cuerpos negros" porque no emiten toda la radiación que absorben ya que parte la reflejan y otra parte la absorben para transformala en calor, y que parte de esta energía comienzan a emitir... pero esta energía no es toda la que le llega al cuerpo porque parte la reflejan y otra la destinan a su "propio consumo" para calentarse hata llegar al equilibrio termico. Recuerda que el absorbente perfecto es un cuerpo negro, porque emite toda la radiacion que le llega y esto es cuando se llega al equilibrio. En esta situacion no reflejan (es un absorbente perfecto) ni consume energía para calentarse, entonces la absorbe toda y la irradia toda la que le va llegando. Puf! al final me he enrollado...

Una cuetión amigo carlos (con un poco de mala uva ): En el ejemplo del horno, ¿quien dirias que es el cuerpo negro y porqué?

Saludos

[Guest]

Tal como lo pintas, Alex, ¡no veo ningún cuerpo negro!

Ni el horno, ni la bola son cuerpos negros perfectos. Claro, ya sé que solo existen idealmente, que máximo podremos hallar materiales que se acerquen, o superen algo el 90% de su índice.

Pero ya teniendo calentita la bola, será por haber excitado al máximo de sus posibilidades a sus electrones en las orbitales de sus constituyentes atómicos, por lo que sus aceleraciones, puede que se acerquen mucho a la velocidad c.

Ahora viene lo bueno ¿qué hace que los electrones suelten esta energía absorbida?. ¿Su cansancio en la carrera que se les ha impuesto?.

¿Qué les sucede a los quark del núcleo?, ¿No se resienten de las alteraciones periféricas?.

Sigue exponiendo el proceso, que ya ves, adoro el detalle y te iré pidiendo lo que te calles por suponer conocido. Ya digo lo que pido no lo veo detallado por las páginas web. Recurren a los elementos radiactivos, pero ni a esos, dan explicación de su cansancio en mantenerse estables.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

carlos

Ahora viene lo bueno ¿qué hace que los electrones suelten esta energía absorbida?. ¿Su cansancio en la carrera que se les ha impuesto?.

Tu sabes perfectamente que los atomos absorben energía y parte de ella contribuye a excitar a los electrones y que en tiempos sumamente pequeños, vuelven a su estado original, liberando la energía abosrbida cuando se excitaron, mediante la emision de un cuanto de energía, que es igual a la que tomaron.

Pero otra parte de la energía que llega al atomo se gasta o se transforma en calor, transmitiendose de un atomo a otro, digamos como choques elasticos. Esta energía les proporciona un cierto estado de vibración que será proporcional a la temperatura.

Bueno pues si ahora al atomo le llega una cierta cantidad de energía, procedera como siempre, la absorbe, excita al electron e irradia, pero en estado de equilibrio térmico, no emplea ninguna energía en mantener el estado de vibracion minimo, es decir no incrementa su temperatura porque ya la ha conseguido. Entonces toda la energía que le llega al atomo es ahora transmitida a los electrones, y estos la liberan emitiendo cuantos de energía idednticos a los que sirvieron para su excitacion, esta energía sale toda al exterior del cuerpo puesto que el estado de los atomos no requieren absorber ninguna.

Respecto a los quarks, ni se enteran... Para que se enteren se necesitan energías muy superiores y desde luego no se si podran ser conseguidas por radiación.. yo creo que mas bien por topetazos o autenticos bombardeos de particulas casi a velocidades lumincas!! Esto se lo dejamos a alshain!!

Saludos

[Guest]

Me parece bien esta exposición y se corresponde a lo ya por mí asumido seguramente por admitir las mismas enseñanzas recibidas. Pero vamos a profundizar algo más.
Una vez alcanzada, por los electrones su velocidad de régimen en el átomo, ocupando una orbital estable, ¿cómo se explica que aunque sea momentáneamente, admitan energía extra, para soltarla, al darse cuenta que no les cabe en su cuerpo?.

Lo lógico sería que si de verdad están saturados, la energía procedente del exterior, ni les rozara. Debería ser reflejada como la luz en un espejo, incluso sin llegar a contactar.

Si para emitir la energía (calor, luz, o, cualquier onda electromagnética) tuvieron antes que absorberla, es que podían hacerlo, lo cual indica que mentían. No estaban saturados.

Esta es una cuestión, pero hay otra que me tiene en ascuas. La orbital, se supone de onda vibratoria estática, por lo que su perímetro, es múltiplo de ella. Para un salto orbital, forzosamente ha de pasar un instante de readaptación del número de ondas estáticas a vibrar.
¿Y si fuera esto lo que les causa fatiga, repelidos por los quark?.

Y será más compleja la cuestión ya que los quark también vibran.

Por el momento, creo que van suficientes preguntas.
Por cierto, ¿no podríamos para simplificar hablar de fotones en general, con lo que abarcamos luz, calor, y todas las frecuencias habidas?.

Saludos del Abuelo.

[Alex]

carlos

Una vez alcanzada, por los electrones su velocidad de régimen en el átomo, ocupando una orbital estable, ¿cómo se explica que aunque sea momentáneamente, admitan energía extra, para soltarla, al darse cuenta que no les cabe en su cuerpo?.

Cuando el cuerpo ha alcanzado el equilibrio termico, sus atomos, alcanzan una vibracion determinada, habiendo empleado para ello una cierta cantidad de energía, calentandose hasta alcanzar la misma temperatura que la cavidad.

Cuando los atomos estan en ese estado de excitación, la energía que le llega es absorbida y reemitida por los electrones. Y no se empachan, porque les llega exactamente la misma que son capaces de emitir, si les llegará mas, es porque el cuerpo no esta en equilibrio termico, y entonces los atomos cogerian el exceso de esa energía que les llega, para incrementar su estado de vibracion, tatransformando esa energía en calor e ir incrementadno su temperatura hasta alcanzar la temperatura de la cavidad, con lo cual a los electrones les llega la cantidad justa para excitarse, emitir y volver a su estado normal. Cuando el cuerpo alcanza la temperatura de equilibrio, esta mas claro que el agua que la energía que le llega es la que justamente los electrones son capaces de reemitir. Hay equilibrio termico.

Por cierto, ¿no podríamos para simplificar hablar de fotones en general, con lo que abarcamos luz, calor, y todas las frecuencias habidas?.

. Estamos hablando de todas las energías posibles. Estamos hablando de RADIACION TERMICA, es decir de la radiación de ondas ekectromagneticas por los cuerpos, como consecuencia de su TEMPERATURA, y dentro de esta radiación, estamos concretandola en los CUERPOS NEGROS, que se diferencian de los demás, en que estos emiten toda la que absorben, mientras que los demas cuerpos, no emiten la radiacion que les llega, bien porque la reflejen, bien porque una parte la destinen a su consumo interno para ir incrementando su temperatura, para igualarla a la de su entorno..

Cuando un cuerpo negro emite radiacion, emite todas las frecuencias hasta un maximo, en funcion de la temperatura alcanzada. El Sol, que se puede asimilar a un cuerpo negro, emite todas las radiaciones del espectro! y le son de aplicacion las mismas leyes que a los cuerpos negros.

Ahora bien, tu pregunta ¿vibran los quarks?, pues yo me supongo que si pero solo eso, alcanzaran un estado maximo de vibracion pero no emiten fotones... otra cosa es que lleguen a saltar en pedazos, con lo cual de alguna forma deberan emitir energía. Para romper el proton ya se necesitan energías que no creo que se consigan por radiacion en funcion de la temperatura (salvo en estrellas) ¿Crees que se podrian conseguir 10^7º en un laboratorio?

Saludos

[Guest]

Ya veo. Por lo citado, deduzco que la máxima energía posible de acumular los átomos, será la que logre la excitación de los electrones, hasta su liberación. O sea para que los átomos, resten iones. Y destruir los quark, es harina de otro costal.

Creo satisfactoria la respuesta a mi pregunta inicial y que lo que ideaba para el mundo subatómico, debe obedecer a otra cuestión como la de desintegración. En todo caso, otro tema. Muchas gracias Alex.

Saludos del Abuelo.

[franc]

¡Qué mundo! tan pequeño y tan complicado, será realmente así, un espacio, cuanto más pequeño es, más fácil es de ordenarlo y saber cuándo, cómo y dónde están las cosas y cómo interactuan entre ellas, claro, que cuando se hace tan pequeño, es facíl no distinguir que donde parece haber sólo una, hay infinidad de ellas, así es el mundo cuántico y su poder.


saludos