Um medidor para medir a potência de um raio laser é construído com uma cavidade cônica negra, de paredes delgadas, que é isolada termicamente de seu envoltório. A cavidade tem uma abertura com D = 10 mm e uma profundidade de L = 12 mm. O envoltório do medidor e a vizinhança se encontram a 25,0°C. Um termopar de fio fino fixado na superfície da cavidade indica um aumento na temperatura de 10,1°C quando um raio laser incide sobre o medidor. Qual é o fluxo radiante do raio laser, G o W m 2 ?

Passo 1

Preparados para continua, galerinha ?!

Shooow de bolinhas !!

Bom, esta questão nos pede para encontrar o fluxo radiante do raio, não é?

Para isso nós faremos o balanço de energia para a cavidade, considerando que ela absorve irradiação do laser e do ambiente e o transmite por emissão:

Substituindo os calores no balanço:

A o G 0 + G v i z A 0 - σ T c 4 A 0 = 0

G 0 + G v i z - σ T c 4 = 0

Podemos escrever o fluxo radiante da superfície pela equação:

G v i z = σ T v i z 4

Substituindo:

G 0 + σ T v i z 4 - σ T c 4 = 0

Nós sabemos que:

T v i z = 25 ° C + 273 = 298   K

T c - T v i z = 10,1 ° C + 273 = 283,1   K           ∴         T c = 581,1   K

σ = 5,67 × 10 - 8 W m 2 K 4

Substituindo:

G 0 = 5,67 × 10 - 8 [ 581,1 4 - 298 4 ]

G 0 = 63,77 W m 2

E terminamos mais umaa !!

Resposta

G 0 = 63,77 W m 2

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