Sumário
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Salvando leitura…
Cada temperatura desenhava uma montanha diferente

O mapa do calor

Corpos negros, calor e a primeira fenda na física clássica

Capítulo 1 · A cidade que brilhava errado
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No centro da sala havia um prisma. A luz da cavidade entrava por uma fenda e se abria numa faixa de cores sobre a mesa. Um detector percorria a faixa e registrava quanta energia chegava em cada comprimento de onda. O resultado não era uma cor única, mas uma curva: pouca energia num extremo, uma subida até o pico e uma descida no outro.

Tomás aqueceu a cavidade. A montanha no papel ficou mais alta e seu cume caminhou para comprimentos de onda menores. Um objeto morno emite principalmente no infravermelho. Mais quente, pode começar a brilhar em vermelho. Mais quente ainda, acrescenta outras regiões visíveis; não abandona simplesmente o vermelho, mas aumenta a emissão em uma faixa ampla enquanto o pico se desloca.

Em 1896, Wilhelm Wien publicou uma lei de distribuição que capturava muito bem o lado de alta frequência do espectro. Também estava ligada ao deslocamento do pico com a temperatura: multiplicar a temperatura absoluta pelo comprimento de onda do máximo produz uma constante. É por isso que a cor aparente de metais aquecidos e estrelas fornece pistas sobre temperatura — desde que se trate com cuidado absorção, atmosfera e o fato de objetos reais não serem corpos negros perfeitos.

Lia desenhou três curvas no caderno. Nenhuma terminava numa parede. A radiação visível era apenas um corredor estreito dentro de um edifício muito maior. À esquerda e à direita havia energia que seus olhos não detectavam, embora instrumentos pudessem medi-la.

— A teoria precisa explicar a curva inteira? — perguntou.

— Inteira — respondeu Tomás. — Ajustar só o trecho que vemos seria como afirmar que conhece uma cidade porque reconhece sua praça.

A dificuldade escondia-se nos extremos. A lei de Wien falhava nas frequências baixas medidas com crescente precisão. A física clássica oferecia outra expressão que funcionava justamente ali. Cada teoria conhecia metade da cidade. Nenhuma possuía o mapa completo.

Fontes desta página

  1. Wilhelm Wien (1896). Ueber die Energievertheilung im Emissionsspectrum eines schwarzen Körpers.Annalen der Physik, 294(8), 662–669. Formula a distribuição de Wien para a radiação térmica, correta no regime de altas frequências.
  2. Max Planck (1901). Ueber das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum.Annalen der Physik, 309(3), 553–563. Deriva a lei espectral de Planck usando elementos discretos de energia proporcionais à frequência.