Existem três maneiras pelas quais os objetos podem ter interação térmica com outros objetos. O método mais comum é através do calor condução. Isso acontece quando dois objetos de temperaturas diferentes estão em contato e a energia térmica é transferida do objeto mais quente para o objeto mais frio – como quando você segura uma lata de refrigerante gelado na mão. A lata aquece e sua mão esfria.
O próximo método de transferência de calor é convecção, e só funciona com gases e fluidos. Vamos usar o ar como exemplo. Suponha que você tenha uma fonte de calor como um fogão. O ar próximo ao queimador do fogão aumentará de temperatura por meio de uma interação de condução de calor. Este ar mais quente terá agora uma densidade menor do que o ar mais frio acima dele. Ele subirá e o ar mais frio tomará o seu lugar. Então o ar quente pode ter outra interação de condução de calor com o material acima dele, como talvez o teto. A transferência indireta de calor do fogão para o teto é a convecção.
O terceiro tipo de interação térmica é radiação– e este é o que realmente queremos. Quando um objeto quente emite radiação infravermelha, essa radiação pode ser absorvida por outros objetos. É exatamente assim que o seu forno funciona. Você coloca coisas que deseja cozinhar dentro e os elementos de aquecimento ficam muito quentes, produzindo radiação térmica. (Sim, é o mesmo que infravermelho.) A comida absorve isso e aumenta a temperatura.
Agora imagine que você pré-aquece o forno, depois desliga-o e enfia uma batata dentro. O forno quente emite radiação térmica e a batata absorve a maior parte dela. O resultado: a batata fica mais quente e o forno mais frio. Esta não é realmente uma maneira normal de assar uma batata, mas a questão é que quando os objetos produzem radiação térmica, eles esfriam.
Mas se tudo ao nosso redor está emitindo radiação eletromagnética no infravermelho, então não deveria tudo está ficando mais legal? Na verdade. Se você pegar uma maçã e colocá-la sobre uma mesa, ela emite radiação térmica. Mas isso também absorve radiação de todo o resto: da mesa, do ar, das paredes. Portanto, quando todos os objetos na mesma vizinhança já têm a mesma temperatura, eles não vão esfriar por radiação.
Reflexividade vs. Emissividade
Há outra propriedade muito importante a considerar para compreender completamente como funciona o resfriamento radiativo: a diferença entre refletividade e emissividade. Imagine que você tem um espelho perfeito. Toda a luz que atinge é refletida nela. Esse espelho teria uma refletividade de 1, o que significa que 100% da luz que o atinge é refletida.
Uma folha de papel alumínio também reflete bastante luz – mas não todos a luz. Pode ter uma refletividade de cerca de 0,88, o que significa que 88% reflete. Os outros 12% da luz que incide sobre a folha são absorvidos, aumentando a temperatura da folha.
Agora imagine um objeto que não reflete luz alguma. É claro que ainda emite luz, mas apenas por causa da sua temperatura e não porque a luz está refletida nele. Este objeto teria uma emissividade de 1 e nós o chamaríamos de “corpo negro perfeito”, o que significa que absorve toda a radiação eletromagnética. Portanto, a emissividade é essencialmente o oposto da refletividade.
