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Solución:
1) Si un objeto aparece en azul y el otro en rojo. ¿Eso no siempre significa que el objeto azul es más caliente que el rojo? ¿Es eso correcto? Si es así, ¿cómo es así? Lo siento, pero estoy un poco confundido.
Sí, es correcto: cuando un objeto se ilumina en azul cuando se quema, significa que tiene más temperatura que un objeto que se ilumina en rojo. Es porque un objeto que brilla en azul tiene más energía. Energía de un objeto de temperatura $ T $ (en kelvins) se calcula usando esta ecuación: $ E = kT $ dónde $ k $ es la constante de Boltzmann. Energía de una luz con frecuencia $ f $ se calcula utilizando esta ecuación: $ E = hf $ dónde $ h $ es la constante de la tabla. Entonces, el resplandor espectral de la luz emitida con frecuencia $ f $ de objeto con temperatura $ T $ se calcula usando $ beta (T) = frac 2hf ^ 3 c ^ 2 frac 1 e ^ frac hf kT – 1 $. Para la derivación, consulte la ley de Plank. Cuanto mayor es la frecuencia de la luz, más energía tiene y se ve ‘más azul’ y cuanto menor es la frecuencia, menos energía y se ve ‘más roja’.
Aquí hay una muy buena imagen de “luz” (la luz es parte del espectro que vemos (espectro visible), el espectro completo se llama espectro electromagnético, pero para simplificar, llamémoslo simplemente luz) espectro:
Aquí hay un muy buen diagrama de luz emitida con longitud de onda. $ lambda $ de un objeto con temperatura $ T $ (en kelvins). (NOTA: para luz con frecuencia $ f $, la longitud de onda es $ lambda = frac c f $ dónde $ c $ es la velocidad de la luz.)
2) Con el concepto “Temperatura de color” en Wikipedia. Dicen que 1.700 K por llama de fósforo. Pero entre 15.000 y 27.000 K para un cielo azul claro hacia los polos.
Esto me confunde. El cielo parece azul, ¿eso significa que hace calor? ¿Pero no es correcto? Hace mas frio. No estoy seguro de poder enmarcarlo correctamente. Me resulta un poco confuso.
¿Es esto algo así como un objeto brillante frente a un objeto reflectante? El sol es blanco pero la Tierra es azul. Pero el sol es más caliente que la tierra. Es el sol que irradia luz, pero la tierra simplemente la está esparciendo.
Puede calcular el resplandor espectral. El resplandor espectral es como un (el resplandor espectral no es completamente de intensidad, es como una intensidad) intensidad de la luz emitida con frecuencia $ f $ de objeto con temperatura $ T $ (en kelvins) de luz emitida por un objeto con temperatura $ T $ (en kelvins) usando esta ecuación:$$ beta (T) = frac 2hf ^ 3 c ^ 2 frac 1 e ^ frac hf kT – 1 $$ La tierra es azul porque refleja luz, no la emite. Pero el Sol no refleja la luz (es un cuerpo negro, pero no perfecto), simplemente la emite, por eso hace más calor.
Permítanme recomendarles el artículo de Wikipedia sobre la temperatura del color, pero les advierto que, si bien ese artículo es bastante bueno, dice algunas cosas engañosas y, como de costumbre, es posible que desee visitar una biblioteca o hacer una investigación en línea más extensa. Si desea aprender las matemáticas de cómo se correlacionan el color y la temperatura en la radiación térmica, consulte el excelente artículo sobre la ley de desplazamiento de Wien. (Spoiler: es la longitud de onda máxima de la luz = una temperatura / constante o la frecuencia máxima de la luz = una temperatura constante * diferente pero relacionada)
1) Si un objeto aparece en azul y el otro en rojo. ¿Eso no siempre significa que el objeto azul es más caliente que el rojo? ¿Es eso correcto?
Eso es precisamente correcto. De hecho, la mayoría de los colores que vemos a nuestro alrededor en el curso normal de la vida no están correlacionados con la temperatura de esta manera. Los físicos han descubierto que el espectro de radiación emitido por un objeto está correlacionado con la temperatura del objeto. Si el objeto está lo suficientemente caliente, emite luz visible. La temperatura de color de la que estamos hablando aquí es la temperatura a la que un radiador perfecto (negro) emitiría radiación de la misma frecuencia media.
Si es así, ¿cómo es así? La mayor parte de la luz que vemos a nuestro alrededor no es térmica; su color se deriva de las diferencias en las propiedades de varios materiales. Por ejemplo, las moléculas de aire sobre nuestras cabezas dispersan la luz azul aproximadamente ocho veces más fácilmente que la luz roja, por lo que vemos un color azul fuerte. Para obtener luz de una fuente puramente térmica que, en algún sentido promedio, era “igualmente azul”, tendría que calentar esa fuente a aproximadamente cuatro veces la temperatura de la fotosfera de nuestro Sol.
Las únicas fuentes térmicas que ves en la vida cotidiana son cosas como cables de tostadoras o bobinas calefactoras de hornos que se ponen al rojo vivo, el Sol y las estrellas fijas y las luces incandescentes.
Todo lo que ve por la luz reflejada (incluidos los planetas y la Luna, así como casi todo lo que ve en la Tierra que no es rojo caliente o más caliente), o luz dispersa (como el cielo azul), o varios tipos de emisión no térmica (láseres, LED, fluorescentes, rayos). Incluso las llamas abiertas – luz de velas y fuego – no son térmicas, una vela no está ni cerca de los miles de grados que su color parecería indicar; Si desea ver cómo funcionan los colores térmicos, una buena manera es observar cómo funcionan los sopladores de vidrio y mirar a través de la pequeña ventana hacia su horno.
Si usa cámaras o gafas de infrarrojos, puede ver una representación de la radiación térmica de objetos como personas o árboles o el escape caliente de un vehículo. Busque “imágenes térmicas” en un motor de búsqueda o en una biblioteca y encontrará algunas imágenes que muestran las cosas cálidas como brillantes y las más frías, más oscuras. Recuerda que los colores que ves en estas imágenes son “false”, no puedes ver esos colores con tus ojos, aunque puedes sentirlos en tu piel y algunos animales, como las víboras de pozo, pueden” verlos “directamente con órganos sensoriales adaptados a la luz infrarroja.
Nota:
Es confuso, cuando la gente habla de “temperatura de color”, puede significar varias cosas diferentes, especialmente:
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la temperatura de color correlacionada (CCT), es decir, la temperatura a la que se debería calentar un cuerpo negro (radiador térmico perfecto) para emitir luz del mismo color medio.
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Algún tipo de “temperatura de color percibida” que varía dependiendo de quién está haciendo el mapeo de color / temperatura. Por lo general, esto parece funcionar hacia atrás del CCT, de modo que el rojo y el naranja son colores “calientes” y el azul, el morado y el verde se denominan colores “fríos”, pero no es necesario que sea un simple mapa al revés; por ejemplo, el rojo puede denominarse “cálido” y el naranja “caliente”, luego el verde es “frío” y el azul “frío”. No existe una lista universal de cómo la gente clasifica los colores psicológica o artísticamente en términos de temperatura, de hecho, según los diseñadores visuales, hay “grises cálidos” y “grises fríos” que ni siquiera encajarían en la escala CCT. Esto significa que si está leyendo un libro y habla de colores cálidos o fríos, es posible que no tenga una forma real de saber qué tipo de color significa a menos que lo extraiga del contexto de ese libro en particular.
Además, la gente ve el color de manera muy diferente a un simple analizador de espectro; nuestra visión depende en gran medida de los antecedentes y la historia. La misma frecuencia que nos parece amarilla en un contexto puede parecer verde o naranja en otro contexto: lea sobre la “percepción del color” como tema para aprender más sobre esto.
El cielo parece azul, ¿eso significa que hace calor?
No, tus dudas aquí están bien justificadas. El cielo azul no es una fuente de luz térmica. De hecho, asignarle una temperatura térmica es un poco falso, ya que hay otra forma de medir “la temperatura del cielo” con un telescopio que da una respuesta mucho más sensata. (apuntas con el telescopio a una parte del cielo y pones una especie de termómetro en el foco; te lo aseguro, no obtienes 27,000 grados para una parte de cielo azul de esta manera, pero obtienes el tipo correcto de temperatura para el Sol .) Hubiera sido mejor decir “Si mide la intensidad de la luz frente al perfil de frecuencia de la luz de este parche de cielo azul, la intensidad máxima es bla, bla, que resulta ser la misma que la frecuencia máxima de la luz emitida por radiación puramente térmica de una estrella cuya superficie está a 25.000 grados C, ¿no es interesante? ” O alguna de esas construcciones.
Nota que la luz realmente lo hace tener una temperatura medible de otra manera que depende tanto de la frecuencia promedio de la luz como de cuán ‘termalizada’ esté la luz. En este sentido, la luz de fuentes térmicas como el Sol o un horno tiene exactamente el tipo de temperatura sobre la que leyó antes de hacer la pregunta, pero la luz de otras fuentes es generalmente más “fría”. La luz fluorescente sería “fría” y la luz láser “extremadamente fría”. Este sentido es en realidad la forma más consistente y útil que conozco de hablar sobre la luz y la temperatura, pero pocas personas parecen usarlo fuera de las personas que realmente usan o estudian física atómica o física láser. Creo que es probable que se vuelva más popular en el futuro y entonces la gente dirá con mucha menos frecuencia cosas confusas y tontas sobre la temperatura del cielo azul, etc.
La página de wikipedia para la temperatura de color dice: “La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un radiador ideal de cuerpo negro que irradia luz de un tono comparable a la de la fuente de luz “. Es decir, un objeto ideal más negro de negro. Piense en un trozo de roca volcánica – generalmente es muy negro y se ve negro, pero emite un espectro de infrarrojos radiación debido al efecto de cuerpo negro. Pero eso no es todo: puede reflejar la luz, puede tener su propio color, puede tener muchas otras cosas que no entran en la categoría de “cuerpo negro perfecto”, en cuyo caso las leyes no [perfectly] solicitar.
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Si un cuerpo negro perfecto parece “más caliente en tono” que otro, entonces está más caliente. Sin embargo, si los objetos no son cuerpos negros perfectos (como un cubo de juguete rojo brillante en comparación con una pala de juguete azul brillante), esta ley no se aplica. La forma más sencilla en que los objetos pueden obtener su color es absorbiendo toda la luz que no sea de ese color. Tal cosa se llama pigmento. Pero si sigue preguntando “cómo adquiere su color” (películas de jabón, prismas, por qué la curva de cuerpo negro es como es), encontrará que las cosas se complican y hay muchas formas diferentes.
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Tienes razón con el sol. Vea esta demostración: Walter Lewin, Por amor a la física. (También hay una demostración con humo de cigarrillo al principio de la conferencia). La atmósfera dispersa la luz azul y termina en nuestros ojos. El ambiente no es $ 27000 mbox K $.
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