O documento discute como a luz se torna calor através da vibração molecular. A luz solar excita os elétrons nos átomos que constituem materiais como tijolos. Alguns átomos então fazem uma transição para um estado vibracional, dissipando a energia como calor e aquecendo o material.

1. Luz e Calor
Leider Lincoln

4. Cor é uma frequência

No intervalo do espectro
eletromagnético que
corresponde à luz visível,
cada frequência equivale à
sensação de uma cor.

Conforme a frequência
aumenta, diminui o
comprimento de onda, assim
como mostra a tabela acima,
e o trecho do espectro
eletromagnético ao lado:

Comprimentos mais curtos
são ionizantes, por que suas
frequências são muito altas.

Na verdade, até corpos tão
grandes como planetas e tão
densos como
buracos negros têm
frequências próprias!

5. Relação entre comprimento e freqência

7. Como a luz se torna calor

"A luz solar aquece um material, tal como água ou um tijolo, principalmente
porque o comprimento de onda longa da radiação do sol ressoa bem com as
moléculas do material, fazendo com que se movimentem. Assim, a transferência
de energia que faz com que a temperatura da substância suba, tem lugar no
nível molecular, em vez de no nível eletrônico. "

"A luz do sol excita os elétrons nos átomos que constituem a parede de tijolos.
Então, como é que a energia eletrônica é convertida em calor?“

A chave são as 'transições de baixa radiação‘. Eis como funciona: os átomos do
tijolo estão perpetuamente vibrando. Alguns desses átomos vibram de maneira
suficientemente vigorosa para que a sua energia vibracional seja
aproximadamente igual à energia eletrônica (fótons) absorvida do Sol - em
essência, eles estão em ressonância com o energia solar. Esses átomos, em
seguida, fazem uma transição quântica de 'eletronicamente animado' para
'vibracionalmente animado ", o que significa que a energia faz com que o átomo
inteiro se mova. Sentimos o movimento como "calor". Os átomos que fazem o
salto para excitação vibracional logo colidem com átomos vizinhos, dissipando
sua energia vibracional ao longo do tijolo inteiro, fazendo com que o tijolo
produzae emita radiação, ficando „quente“ por toda parte.

8. O olho humano capta a luz de duas formas diferentes: os cones,
captam a frequência vibratória das cores e os bastonetes captam
fótons e medem a quantidade deles. Assim, enquanto os cones
capturam as cores, os bastonetes, são pela distinção entre claro e
escuro, e seus tons intermediários.

9. Vibra na vibe!
A lei da vibração diz que tudo no universo está em constante estado de vibração. Tudo,
seja sólido, líquido ou gasoso é feito de energia e todas as formas de energia estão em
constante movimento e vibração.
Uma pedra, uma pessoa ou um carro podem parecer imóveis, mas eles estão de fato
lentamente vibrando no nível subatômico. Outras formas de energia como calor, luz e som
também estão vibrando, mas a um ritmo muito mais rápido do que objetos que parecem ser
sólidos. Vibrações sons emanam da mesma maneira como vibram as cordas de um violão, em
que a espessura diferente e tensão da corda a diferentes sons.
Como vimos, todas as coisas vibram, mas sólidos parecem não dar origem a nenhum som,
porém, como vibrações aumentam, podemos começar a ouvir sons de baixa frequência e se a
vibração ocorre a frequências mais elevadas, maiores serão os sons. Se continuarem, as
vibrações podem aumentar até o ponto onde eles se tornam tão alto que são inaudíveis para o
ouvido humano.
O mesmo princípio também se aplica à nossa capacidade de ver cores. Nós só podemos
ver as cores dentro do espectro do arco-íris. No entanto, existem outras cores como o
ultra-violeta que existem, mas estão vibrando em uma freqüência alta somos incapazes
de vê-los. A lei de vibração está em vigor em todo o universo. Veja aqui um exemplo e
você mesmopode repeti-lo

10. Veja que, do total de energia que o Sol envia para a Terra, apenas uma
parte corresponde ao espectro de luz visível

11. Veja também que a quantidade de energia é tanto menor quanto mais
próximo da superfície terrestre, sendo muito alta nas altitudes mais
elevadas, na exosfera...

12. Entenda

Partículas de luz ou fótons são “ondas/partículas sem
massa“

A energia dos fótons é proporcional à freqüência;

A energia de fótons é inversamente proporcional ao
comprimento de onda

Assim, quando a luz visível que tem frequência aula mas
ondas de menor comprimento é transformada em
infravermelho, que tem frequência mais baixa mas
comprimento de onda mais longo, a emissão do IV leva
bem mais tempo do que a absorção...

13. Atmosfera (99%: são N e O)

14. A grande questão é: o efeito de toda esta
energia é sempre o mesmo? É claro que
não! Depende da altitude.
Nas altitudes mais elevadas, com poucos
gases, muito espaço vazio e muita energia
[sobretudo nas áreas polares desprotegidas
pelo campo eletromagnético] a energia
excita as moléculas de tal forma que as
fazem emitir luz, fenômeno conhecido como
aurora boreal (no N) ou aurora austral (no
S).
Nas altitudes mais baixas, abaixo de 20 km,
como há menos energia, muito mais
matéria (gases) e muito menos espaços
vazios a frequência de excitação vibratória
é bem menor, de modo que a radiação
emitida não é a da luz visível, mas a do
infra-vermelho (que sentimos como calor);
E em altitudes entre 24 e 30 km,as
condições são tais que permitem a
formação da camada de ozônio.

15. Resultado da vibração em alta frequência do oxigênio
molecular ionizado

16. Resultado da vibração em alta frequência do oxigênio
molecular não ionizado

17. Resultado da vibração em alta frequência do nitrogênio
ionizado

18. Resultado da vibração em alta frequência do nitrogênio não
ionizado

19. Resultado da vibração em alta frequência do Neônio

20. Resultado da vibração em alta frequência do gás oxigênio
em baixas altitudes (100 km)

21. Mais sobre radiação

Tanto a condução e convecção exigem matéria para que haja de transferência de
calor. A radiação é um método de transferência de calor que não dependem de
qualquer contacto entre a fonte de calor e do objeto aquecido.

Por exemplo, sentimos o calor do sol mesmo que não estamos tocando. O calor
pode ser transmitido embora espaço vazio por radiação térmica. A radiação térmica
(muitas vezes chamado a radiação infravermelha ) é um tipo de radiação
electromagnética (ou luz). A radiação é uma forma de transporte de energia
consistindo de ondas eletromagnéticas que viajam à velocidade da luz. Nenhuma
massa é trocado e nenhum meio material é necessário.

Os objetos emitem radiação quando os elétrons de alta energia em um nível mais
elevado atômica caem para níveis mais baixos de energia.

A energia perdida é emitida como luz ou radiação eletromagnética. Isso explica por
que quanto menos emite calor (radiação infravermelha) mais eficiente é uma
lâmpada, que fica libvre para emitir fótons.

A energia que é absorvida por um átomo faz seus elétrons para "pularem" para
níveis mais elevados de energia. Todos os objetos absorvem e emitem radiação.
Quando a absorção de energia equilibra a emissão de energia, a temperatura de um
objeto permanece constante. Se a absorção de energia é maior do que a emissão de
energia, a temperatura sobe de um objeto. Se a absorção de energia é menor do
que a emissão de energia, a temperatura de um objeto cai.

22. Veja estas 4 lâmpadas acesas: a do canto superior esquerdo emite
muita luz e gasta pouca energia, por que os elétrons produzem
diretamente ondas no comprimento de luz visível; a incandescente, do
canto superior direito, gasta muita energia, por que o salto vibratório de
baixa para alta frequência é paulatinoe demorado e há muita emissão
de infra-vermelho (calor).

23. Para entender melhor
veja que a bola da
direita está mais quente
por que a foto foi tirada
após um arremesso,
quando ela adquiriu
energia cinética,
aumentou seu estado
vibratório e vibrou e
produziu radiação
infravermelha (calor).

24. Ao lado veja como, entre
26 km e 30 km de
altitude, a radiação ultra
violeta produz ozônio, ao
“quebrar” moléculas de
gás oxigênio e
“arremessar” os dois
átomos resultantes a
outras moléculas de O2,
transformando-as em O3,
que tem a capacidade de
ressoar na frequência UV
e impedir que esta
radiação atinja a Terra,
protegendo o planeta.
Ao lado, veja
as moléculas
de CO2, CH4 e
NO2, que
ressoam no
comprimento
do infra-
vermelho,
transformando
ainda mais luz
em calor do
que O2 e N2,
razão por que
causam
aquecimento
global. Dióxido de Carbono Metano Dióxido de Nitrogênio