Vidro e radiação infravermelha: efeito estufa

24 de junho, 2017 às 18:51 | Postado em Óptica, Radiação, Termologia, termodinâmica

Professor Lang, tenho estudado recentemente o efeito estufa, nas estufas para planta por exemplo. Nos livros que consultei (Tópicos de Física 2 e Física Conceitual do Hewitt), é explicado que o vidro é opaco a radiação infravermelha, portanto quando a luz visível é absorvida pelo chão e este reemite infravermelho, essa radiação ficaria retida dentro da estufa. Gostaria do senhor algum artigo que pudesse me indicar, ou uma explicação sua, se o vidro de fato é opaco ao infravermelho. Pergunto isso, porque, uma explicação alternativa à essa situação é que o ar dentro da estufa é aquecido e isso mantém o interior a uma temperatura maior, e por isso existem ventiladores para serem ligados durante a noite, para que o ar quente não fique na parte de cima, mas circulando no ambiente interno. O detalhe é que fui pesquisar sobre as estufas e de fato utiliza-se os ventiladores no interior da estufa. Se puder me ajudar, agradeço. Abraço

Muitas vezes demonstrei em sala de aula a opacidade do vidro para radiação infravermelha correspondente à emissão térmica de corpos aquecidos a aproximadamente 90^oC.

Faço a demonstração utilizando uma pequena leiteira revestida com teflon que tem alta emissividade, cerca de 0,9 (portanto se comportando quase como um corpo negro), no interior da qual coloco água fervente.   Uso um termômetro de infravermelho, que possui um apontador laser para sinalizar a região da leiteira a ser investigada. OBS.: se o recipiente é de alumínio “vivo” deve-se colar uma etiqueta de papel sobre o alumínio e a medida realizada na etiqueta pois o alumínio tem baixa emissividade e o papel alta. Medida direta sobre o alumínio resulta em um valor para a temperatura bem mais baixo do que o valor real.

Aponto o termômetro a cerca de 1 m da leiteira e faço uma leitura da temperatura que, conforme a expectativa, é próxima de 90^oC.

Depois intercalo uma placa de vidro entre o termômetro e a leiteira. Vê-se o laser novamente sobre a região de interesse da leiteira, pois como o laser está na região visível (é um laser vermelho), ele atravessa o vidro. A surpresa para quem não conhece o comportamento do vidro é que agora o termômetro indica a temperatura ambiente pois a radiação infravermelha de 90^oC que vem em direção ao termômetro NÃO atravessa, é barrada pelo vidro, não atingindo o termômetro. Ou seja, o termômetro está medindo a radiação infravermelha do vidro na temperatura ambiente.

Finalmente uso uma placa de vidro resfriada em gelo, intercalando-a entre a leiteira aquecida e o termômetro. Agora o termômetro mede uma temperatura bem mais baixa que a do ambiente pois novamente ele, apesar de apontado para a leiteira conforme sinaliza o laser, está monitorando a radiação infravermelha de cerca de 0^oC emitida pelo vidro refrigerado.

Os fornos de fogões domésticos tem uma janela de vidro que permite, quando se acende a lâmpada interna ao forno, olhar para dentro do forno. Entretanto se o forno está aquecido, lá dentro há muita radiação infravermelha que não atravessa a  vidraça, minimizando assim as perdas do forno para o ambiente na faixa de infravermelho para  temperaturas de 200^oC a 300^oC.

Acho lamentável que este tipo de demonstração não seja efetivada em sala de aula. O custo de um termômetro de infravermelho é cerca de 50 reais apenas.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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