Diferencia clave: cuerpo negro frente a cuerpo gris
Los términos cuerpo negro, cuerpo blanco y cuerpo gris se analizan en relación con la absorción, emisión o reflexión de radiación por parte de diferentes sustancias. Un cuerpo negro es un cuerpo físico idealizado (objeto) que puede absorber toda la radiación electromagnética incidente. Un cuerpo gris es un cuerpo (objeto) que emite radiación en cada longitud de onda en una proporción constante menor que la unidad a la emitida por un cuerpo negro a las mismas temperaturas. La diferencia clave entre un cuerpo negro y un cuerpo gris es que el cuerpo negro es un cuerpo físico ideal, mientras que el cuerpo gris es un cuerpo físico no ideal.
¿Qué es el cuerpo negro?
Un cuerpo negro es un cuerpo físico idealizado (objeto) que puede absorber toda la radiación electromagnética incidente. Esta absorción se produce en función de la frecuencia y del ángulo de incidencia de la radiación. Esto significa que la absorción de radiación por parte de un cuerpo negro es independiente de la dirección de donde proviene la radiación y de la longitud de onda de la radiación. Un cuerpo negro es un cuerpo no reflectante. Por el contrario, un cuerpo blanco es un cuerpo físico (un objeto) que tiene una superficie rugosa que refleja toda la radiación electromagnética incidente. La reflexión es una reflexión completa y uniforme en todas las direcciones.
Un cuerpo negro que está a una temperatura constante puede emitir la radiación electromagnética absorbida. Por lo tanto, es un absorbente perfecto y un emisor perfecto. Esta radiación emitida se conoce como radiación de cuerpo negro. La radiación de cuerpo negro se produce dando un espectro específico e intensidades específicas a una temperatura determinada.
La radiación emitida por el cuerpo negro obedece a la ley de Planck. La ley de Planck establece que el espectro del cuerpo negro está determinado solo por la temperatura del cuerpo negro, no por la forma o la composición del cuerpo negro. Un cuerpo negro que está a una temperatura constante (en equilibrio térmico) tiene las siguientes propiedades características.
- El cuerpo negro es un emisor ideal: emite la radiación en todas las frecuencias posibles que un cuerpo a la misma temperatura puede emitir
- El cuerpo negro es un emisor difuso: emite la misma frecuencia en todas las direcciones (radiación isotrópica).
Figura 01: Curvas de cuerpo negro de Planck para varias temperaturas
La realización de un cuerpo negro es la encarnación en el mundo real del concepto de cuerpos negros. En otras palabras, la realización de un cuerpo negro da los ejemplos de cuerpos negros que ocurren en el mundo real (ya que un cuerpo negro es un concepto ideal). A continuación se dan algunos ejemplos:
- Estrellas
- Planetas
- Agujeros negros
¿Qué es el cuerpo gris?
Un cuerpo gris es un cuerpo (objeto) que emite radiación en cada longitud de onda en una proporción constante menor que la unidad a la emitida por un cuerpo negro a las mismas temperaturas. Un cuerpo gris es un cuerpo físico cuya capacidad de absorción de una superficie no varía con la variación de la temperatura y la longitud de onda de la radiación incidente.
A diferencia del cuerpo negro, un cuerpo gris es un emisor no ideal o un radiador imperfecto. Esto se debe a que un cuerpo gris puede absorber parte de la energía que recibe y también puede reflejar parte de la energía. Un cuerpo gris emite solo una parte de la radiación que absorbe. Un cuerpo gris se considera un objeto opaco.
¿Cuál es la similitud entre el cuerpo negro y el cuerpo gris?
Tanto el cuerpo negro como el cuerpo gris son objetos que pueden absorber y emitir radiación
¿Cuál es la diferencia entre el cuerpo negro y el cuerpo gris?
Cuerpo negro contra cuerpo gris |
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| Un cuerpo negro es un cuerpo físico idealizado (objeto) que puede absorber toda la radiación electromagnética incidente | Un cuerpo gris es un cuerpo (objeto) que emite radiación en cada longitud de onda en una proporción constante menor que la unidad a la emitida por un cuerpo negro a las mismas temperaturas. |
| Principio | |
| El cuerpo negro es un cuerpo físico ideal. | El cuerpo gris es un cuerpo físico no ideal. |
| Absorción | |
| El cuerpo negro puede absorber toda la radiación electromagnética incidente. | El cuerpo gris puede parte de la radiación incidente. |
| Emisión | |
| El cuerpo negro puede emitir la radiación en todas las frecuencias posibles que un cuerpo a la misma temperatura puede emitir y emite la misma frecuencia en todas las direcciones. | El cuerpo gris puede emitir parte de la radiación absorbida. |
Resumen: cuerpo negro vs cuerpo gris
Un cuerpo negro es un cuerpo físico ideal que puede absorber toda la radiación incidente y emitir radiación en todas las direcciones posibles de forma isotrópica. Un cuerpo gris es un objeto no ideal que puede absorber parte de la radiación incidente y emitir solo una parte de la radiación. La diferencia entre un cuerpo negro y un cuerpo gris es que el cuerpo negro es un cuerpo físico ideal, mientras que el cuerpo gris es un cuerpo físico no ideal.
