¿Cómo se relaciona la ley de Stefan-Boltzmann con la temperatura de un objeto?

La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva hemisférica total proporcional a la cuarta potencia de su temperatura.

Según la ley de Stefan-Boltzmann, si un cuerpo emite radiación, el espectro emitido será característico para la temperatura. La radiación electromagnética se puede dividir en diferentes áreas. La característica diferencial es la longitud de onda.

Según la ley de Stefan-Boltzmann, la energía emitida por un cuerpo negro por unidad de área y unidad de tiempo es proporcional a la potencia "cuatro" de la temperatura absoluta del cuerpo.

La constante de Boltzmann es el puente entre la energía térmica y la energía mecánica ligando las unidades J y N·m que representan la misma magnitud: energía.

Cuando se calienta un objeto sólido, emite ``radiación térmica''. A medida que se eleva la temperatura, el objeto se torna rojo, luego, amarillo y después, blanco. Esta radiación térmica se emite en una distribución continua de frecuencias, desde el infrarrojo al ultravioleta.

La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva hemisférica total proporcional a la cuarta potencia de su temperatura.

Temperatura. La temperatura es una medida de la energía cinética promedio de los átomos y moléculas individuales de una sustancia. Cuando se agrega calor a una sus- tancia, sus átomos o moléculas se mueven más rápido y su temperatura se ele- va, o viceversa.

Boltzmann es el principal creador de la teoría cinética de los gases. Basándose en los trabajos de Clausius y Maxwell, en 1872 definió la función característica H de un gas introducido en un recipiente. Esta función sólo podía reducirse y, salvo en el signo, era similar a la de la entropía.

La labor científica de Boltzmann estuvo encaminada fundamentalmente a establecer cómo el movimiento de los átomos y su mutua interacción determina las propiedades visibles, macroscópicas, de la materia, tales como presión, viscosidad, conductividad térmica y difusión.

Boltzmann, consideraba estos sistemas formados por millones de átomos, cuyo comportamiento conjunto se podía llegar a predecir mediante métodos estadísticos. Esto anticipaba una de las ideas básicas de la física cuántica: los sistemas intercambian energía de una forma discreta, no continua.

El primero, consiste en la observación con el microscopio de la distribución de equilibrio de las partículas en una suspensión coloidal. Midiendo la concentración de partículas con la altura se obtiene la constante de Boltzmann o el número de Avogadro.

k = Constante de Boltzmann : k = 1.38*10 ²³ Julios/⁰ K. E_i = Energía del nivel i. Asumimos que E_i > E_i-1 . comparada con la población de otro nivel, como veremos proximamente.

El valor de la constante de Stefan-Boltzmann es 5.67x10 ^-8 W/m ² K ⁴ o 3.3063 x 10 ^-15 Btu/s.

Si la superficie de un objeto absorbe todas las longitudes de onda y no refleja ninguna, vemos ese objeto de color negro. Si por el contrario no absorbe radiación del espectro visible y refleja toda la luz, vemos los objetos blancos o incluso trasparentes.

La temperatura del color es el grado de calidez o frialdad de la luz visible, lo cual se mide en grados Kelvin.

Un objeto que absorbe toda la radiación que cae sobre él, en todas las longitudes de onda, se llama cuerpo negro. Cuando un cuerpo negro está a una temperatura uniforme, su emisión tiene una distribución de frecuencia característica que depende de la temperatura. Su emisión se llama radiación de cuerpo negro.

El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

Cuando dos sistemas están en contacto, se va a transferir calor del sistema más caliente al más frío por medio de choques moleculares. La energía térmica va a fluir en esa dirección hasta que los dos objetos están a la misma temperatura.

La ley de Newton establece que la tasa de pérdida de calor de un cuerpo es proporcional a la diferencia de temperaturas entre el cuerpo y su entorno mientras está bajo los efectos de una brisa. La constante de proporcionalidad es el coeficiente de transferencia de calor.

La temperatura está relacionada con el movimiento intrínseco de las partículas. Cuanto mayor es la temperatura mayor es el movimiento de las partículas.

Una mayor temperatura implica una mayor energía cinética de las moléculas, por lo que aumentará la probabilidad de que las colisiones sean productivas.

La suma de las energías cinéticas de todas las partículas de un cuerpo se llama energía interna. Así, cuando se dice que un cuerpo se encuentra a mayor tempe- ratura que otro, lo que se indica es que sus partículas se mueven más deprisa. La temperatura de un cuerpo mide la cantidad de energía in- terna que posee.

Maxwell contribuyó al desarrollo de la distribución de Maxwell-Boltzmann, un medio para describir de forma estadística ciertos aspectos de la teoría cinética de los gases. También es conocido por haber presentado, en 1861, la primera fotografía en color duradera.

Años después, en 1884, Boltzmann dedujo, a partir de los principios de la termodinámica, la ley empírica de Stefan, formulada en 1879, según la cual la pérdida de energía de un cuerpo radiante es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura superficial, y demostró que ésta sólo se cumplía si el cuerpo radiante ...

El concepto de entropía aparece con Rudolf Clausius como parte del razonamiento con el que se enfrenta al problema de encontrar una expresión matemática para describir todas las transformaciones de un cuerpo ante un intercambio de calor entre ese cuerpo y otro o con el exterior.

El eje vertical de la gráfica de Maxwell-Boltzmann puede pensarse como el número de moléculas por unidad de velocidad. Así que, si la gráfica es alta en una región dada, significa que hay más moléculas del gas moviéndose a esas velocidades.