A TEORIA DA RADIAÇÃO DE CALOR – Max Planck (Uma introdução)

Seleções e fragmentos apenas aproximadamente do primeiro quinto ou quarto do livro.

Traduzido por mim do Inglês

“a probabilidade termodinâmica de um estado físico é um número integral definido, ou, o que se resume à mesma coisa, que a entropia de um estado tem um valor positivo, bem seguro, que, como um mínimo, se torna zero, ao passo que em contraste com a entropia pode, de acordo com a termodinâmica clássica, decrescer sem limitação para o menos infinito. No presente, eu consideraria essa proposição como a grande quintessência da hipótese do quanta.”

“Geralmente falando, a radiação é um fenômeno muito mais complicado que a condução do calor. A razão para isso é que o estado da radiação num dado instante e num dado ponto do meio não pode ser representado, como o pode a corrente de calor por condução, por um único vetor (isto é, uma quantidade singularmente direcionada).”

“raios de calor são idênticos a raios de luz do mesmo comprimento de onda.”

“Só os fenômenos da difração, pelo menos enquanto eles têm lugar em espaços de dimensões consideráveis, é que devemos excluir deste trabalho, devido a sua natureza um tanto complicada.”

“Ainda mais essencial para toda a teoria da radiação de calor que a distinção entre comprimentos curtos e largos, é a distinção entre intervalos curtos e longos de tempo.”

“Devemos selecionar um ponto determinado no espaço e investigar os diferentes raios que atravessam esse um ponto enquanto o tempo progride, ou devemos selecionar um raio distinto e inquirir sua história, ou seja, seu percurso desde o modo de seu surgimento, propagação, até finalmente sua destruição.”

Emissão – A criação de um raio de calor é geralmente denotada pela palavra emissão. De acordo com o princípio da conservação da energia, a emissão sempre tem lugar às expensas de outras formas de energia (calor, energia química ou elétrica, etc.) e portanto decorre que só partículas materiais, e não volumes ou superfícies geométricos, podem emitir raios de calor. É verdade que por razões de brevidade nós freqüentemente falamos da superfície de um corpo como irradiando calor para seus entornos, mas essa forma de expressão não implica que a superfície esteja mesmo emitindo raios de calor. Estritamente falando, a superfície de um corpo nunca emite raios, mas no lugar ela permite parte dos raios que são emitidos do interior atravessarem.”

“Devemos considerar agora o interior de uma substância emissora – assumida fisicamente homogênea –, e nele selecionar qualquer volume-elemento d.t de tamanho não muito reduzido.”

“A cor de um raio em física experimental é usualmente denotada por seu comprimento de onda, porque essa quantidade é medida diretamente. Para o tratamento teórico, é usualmente preferível o uso da freqüência v no lugar, uma vez que a característica da cor não é tanto acerca do comprimento de onda, que muda de um meio para outro, como é acerca da freqüência, que se mantém inalterada num raio de luz ou calor atravessando meios estacionários. Devemos, portanto, doravante, denotar uma certa cor pelo valor correspondente de v, e um certo intervalo de cor pelos limites dos intervalos v e v, em que v > v. À radiação presente num intervalo determinado de cor dividida pela magnitude v – v do intervalo, devemos chamar a radiação média no intervalo v para v.”

“Finalmente, devemos considerar a polarização da radiação emitida. Partindo de um meio isotrópico [homogêneo, transparente], os raios emitidos serão despolarizados.”

“Um corpo A a 100oC emite a um corpo B a 0oC exatamente o mesmo montante de radiação que a um corpo B a 1000oC situado de modo similar e igualmente grande. O fato de que o corpo A é resfriado pelo B e aquecido pelo B se atribui inteiramente ao fato de que o B é um emissor mais fraco, ou mais forte, que o A.”

“Nenhum espaço é oticamente vazio no sentido absoluto exceto um vácuo. Logo, uma substância quimicamente pura poderá ser tratada como um vácuo tornado escuro pela presença de moléculas. Um exemplo típico de dispersão é oferecido pelo comportamento da luz solar na atmosfera. Quando, com um céu claro, o sol está no zênite, apenas cerca de dois terços da radiação direta do sol atingem a superfície da terra. O resto é interceptado pela atmosfera, sendo parcialmente absorvido e convertido em calor do ar, parcialmente, não obstante, dispersado e convertido em luz celeste difusa. Esse fenômeno é produzido provavelmente não tanto pelas partículas suspensas na atmosfera mas pelas moléculas aéreas mesmas.” “a dispersão é noticiável em maior grau para raios de comprimento de onda menor; vem daí a cor azul da luz celeste difusa.”

“em geral, a superfície exibe graus decrescentes de aspereza conforme aumentam os comprimentos de onda.”

Absorção – Raios caloríferos são destruídos por <absorção>. De acordo com o princípio da conservação da energia, a energia da radiação de calor é então convertida em outras formas de energia (calor, energia química).”

“não existe algo como luz absolutamente paralela ou frente de onda absolutamente plana.”

“a segunda lei da termodinâmica traz conseqüências importantes para raios de luz e calor, mas não para ondas sonoras.”

“uma infinitude dupla de feixes de pontos ou uma infinitude quádrupla de raios devem ser todas igualmente consideradas para a radiação de energia.” Spengler!

“não há corte transversal definido dos feixes de raios com referência à uniformidade da radiação.”

“se um dos dois planos focais é infinitamente pequeno comparado com o outro, o feixe inteiro de raios mostra o caráter de um feixe de pontos porque sua forma é aproximadamente a de um cone cujo vértice está no plano focal que é diminuto comparado com o outro. (…) Tal feixe de raios, que é similar a um cone, devemos chamar de um feixe elementar, e o plano focal pequeno devemos chamar o primeiro plano focal do feixe elementar.” “basearemos nossos conclusões vindouros em feixes elementares apenas”

“Como a radiação de energia é propagada no meio com velocidade finita q, deve haver, em um espaço finito, um montante finito de energia.”

“Calculemos agora a densidade espacial da radiação u em qualquer ponto arbitrário do meio. Quando consideramos um elemento infinitamente pequeno de volume v no ponto em questão, tendo qualquer forma, devemos atribuir a todo raio que atravesse o volume-elemento v. Para esse propósito devemos estabelecer um ponto arbitrário O de v como centro de uma esfera de raio r, r sendo grande comparado com as dimensões lineares de v mas ainda pequeno a ponto de podermos desprezar qualquer efeito de absorção ou dispersão de radiação apreciável.  Todo raio que atinge v deve portanto provir de algum ponto da superfície da esfera.”

“quando existe equilíbrio termodinâmico da radiação dentro do meio, o processo de dispersão não produz, no geral, nenhum efeito.”

“Cada raio perde por dispersão precisamente tanta energia quanto ele re-ganha pela dispersão de outros raios.”

“As leis derivadas para o estado de radiação de um meio isotrópico homogêneo enquanto em equilíbrio termodinâmico, até onde pudemos observar, funcionam, somente, para partes do meio localizadas muito longe da superfície, porque para tais partes somente é que a radiação será considerada, por simetria, como independente da posição e da direção.”

“Considere então qualquer raio advindo da superfície do meio e direcionado para o interior; ele tem de ter a mesma intensidade do raio oposto, o que é emitido do interior para fora. (…) o estado de radiação total de um meio é o mesmo na superfície e no interior.

Enquanto a radiação que emana de um elemento da superfície e é direcionada ao interior do meio é, em todos os respeitos, idêntica àquela emanada de um elemento paralelo de área equivalente do interior, elas no entanto possuem histórias diferentes. Visto que a superfície do meio é tida como impermeável ao calor, ela é produzida tão-só por reflexão na superfície da radiação advinda do interior.”

“o sistema como um todo é dividido em um número arbitrário de sistemas perfeitamente fechados e separados”

[#off-topic] O fim não justifica a mídia.

“A primeira dessas duas relações, que estabelece que o coeficiente de reflexão da superfície limítrofe é o mesmo em ambos os lados, é um caso especial de uma lei geral de reciprocidade primeiro estabelecida por Helmholtz.” Helm. – Handbuch d. physiologischen Optik

 

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