Radiación De Cuerpo Negro

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESIA TICOMAN

CIENCIAS DE LA TIERRA

TERMODINAMICA

ENSAYO APLICACIONES DE LA TERMODINAMICA A LA GEOFISICA

RADIACION DE CUERPO NEGRO

GARCIA MORENO ALAN

6FV2

Introducción.
En el estudio del universo forma parte fundamental la concepción del cuerpo negro como un cuerpo ideal físico el cual absorbe todos los tipos de radiaciónelectromagnética incidente sobre el, por lo tanto debido a un 100% de absorción lo convierte en el mejor emisor de radiación termal. Una manera de representar un cuerpo negro es a través de una caja con algún material que sea conductor térmico, como el metal. Dicha caja debe estar cerrada por todas sus caras, de forma que solo quede una pequeña abertura en algún punto de la caja, la luz que salga de esa cajaserá parecida a la luz del cuerpo negro ideal.
Max Planck descubrió la ley que gobierna la radiación de los cuerpos negros en equilibrio termodinámico, que establece que la intensidad de radiación de cada longitud de onda depende únicamente de la temperatura del cuerpo en cuestión.
La importancia de la radiación del cuerpo negro es la explicación de la introducción de quantum de energía loque da seguida al principio de la mecánica cuántica que es parte fundamental en la concepción del universo y de igual forma de las geo ciencias.
Desarrollo
El espectro de radiación (intensidad para cada longitud de onda) a la que Planck llegó es de la siguiente forma:

Donde se muestra los picos de las curvas a distintas temperaturas. La naturaleza de este fenómeno permite que los objetosemitan una radiación electromagnética de acuerdo su temperatura. El universo en su origen era una singularidad a una temperatura muy elevada lo que debió tener un espectro correspondiente a la saltas temperaturas, pero debido a la expansión del universo hoy representa un espectro de temperatura amucho mas baja, con el máximo del espectro localizado a la frecuencias correspondiente a las microondas.Lo anterior nos lleva la a la Radiación Cósmica de Fondo (RCF) importante para determinar la naturaleza cósmica del universo así como los mecanismo de recalentamiento como lo aseguran algunas teorías, decir dicha señal del universo temprano trae información importante de los mecanismo en juego durante la época cuando comenzaron a formarse las estructuras que hoy vemos en el universo.
Espor ello necesario examinar la termodinámica de la radiación del cuerpo negro desde un punto de vista macroscópico para poder relacionar dos aspectos de la física que en principio no lo están que es la teoría electromagnética y la termodinámica, es decir que la termodinámica puede ser aplicada a otros sistemas demás de los usuales como a los gases.
Algunos temas aplicados a la radiación son latercera ley, la expansión libre, el cambio de fase, el ciclo de Carnot, además de la introducción de la energía libre de Helmholtz como función de l a temperatura y del volumen. De manera similar se tarta la energía libre de Gibbs y el potencial químico debido a su papel dentro de la radiación del cuerpo negro.
Se considera un sistema que consiste el radiación electromagnética en equilibriotermodinámico, dentro de una cavidad vacía con una forma arbitraria de volumen V y temperatura T, donde ambas son los dos parámetros independientes medibles en términos que todas la s variables termodinámicas pueden ser expresadas, además de que la radiación en isotrópica y sin polarizar.
Al mismo tiempo se toma a la radiación como una serie de ondas estacionarias, es decir el modo normal dedensidad y energía para cada modo es calculado lo que define la ley de Planck, por otro lado se considera el sistema como un fotón de gas que obedece a la ley de Einstein-Bose. Se considera como al fotón como un gas ideal debido a que no hay interacción entre las partículas, esto conduce al hecho de que previene un mecanismo de relajación para la energía transferida entre los estados del fotón...