O que é um corpo negro e quais são as características da radiação por ele emitida?

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Um corpo negro é um ideal teórico ou modelo físico que absorve toda a radiação eletromagnética que incide sobre ele, sem refletir ou transmitir qualquer parte dessa radiação. Após absorver a radiação, o corpo negro a reemite em um espectro característico que depende apenas de sua temperatura, independentemente de sua forma ou composição material.

As características da radiação emitida por um corpo negro são descritas pela lei de Planck da radiação, pela lei de Stefan-Boltzmann e pela lei de Wien:

1. **Lei de Planck da Radiação**: Descreve a distribuição espectral da radiação emitida por um corpo negro em função da temperatura. A intensidade da radiação emitida em diferentes comprimentos de onda varia com a temperatura, sendo maior para temperaturas mais altas e deslocando-se para comprimentos de onda mais curtos (maiores frequências). A fórmula de Planck é dada por:
$$ B(\lambda, T) = \frac{2hc^2}{\lambda^5} \frac{1}{e^{\frac{hc}{\lambda k_BT}} - 1} $$
onde $B(\lambda, T)$ é a intensidade da radiação por unidade de área e por unidade de comprimento de onda, $h$ é a constante de Planck, $c$ é a velocidade da luz no vácuo, $\lambda$ é o comprimento de onda, $k_B$ é a constante de Boltzmann, e $T$ é a temperatura absoluta do corpo negro em kelvins.

2. **Lei de Stefan-Boltzmann**: Afirma que a potência total por unidade de área ($j^\star$) emitida por um corpo negro é proporcional à quarta potência de sua temperatura absoluta:
$$ j^\star = \sigma T^4 $$
onde $\sigma$ é a constante de Stefan-Boltzmann.

3. **Lei de Wien**: Relaciona a temperatura de um corpo negro com o comprimento de onda no qual a emissão de radiação é máxima. Conforme a temperatura aumenta, o comprimento de onda correspondente ao pico de emissão se desloca para valores menores (maior energia). A lei de Wien é expressa como:
$$ \lambda_{\text{máx}} T = b $$
onde $\lambda_{\text{máx}}$ é o comprimento de onda no qual a emissão é máxima, $T$ é a temperatura do corpo em kelvins, e $b$ é a constante de deslocamento de Wien.

Essas leis fundamentais da física permitem entender não apenas o comportamento dos corpos negros, mas também têm aplicações práticas em áreas como astrofísica, termografia, e tecnologia de materiais, ajudando a prever e analisar a emissão de radiação de objetos reais baseados no modelo idealizado do corpo negro.

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O que é um corpo negro e quais são as características da radiação por ele emitida?

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