04 Mecánica Cuántica (--> Química Cuántica) - El Foro Libre
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04 Mecánica Cuántica (--> Química Cuántica)

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  • Sirius2b
    Le Zumba la Malanga
    • mar 2012
    • 5501

    04 Mecánica Cuántica (--> Química Cuántica)

    Un viaje detallado por una rama de la Física con mucho pasado, y mayor porvenir...

    (Ahora si, Navajas, tu mero mole... a ver si nos vas aclarando las dudas que se nos puedan presentar).
    Editado por última vez por Sirius2b; http://www.elforolibre.com/member/59-sirius2b en 30/06/14, 10:08:12.
    "He regrezado... "
    http://i208.photobucket.com/albums/bb52/Sirius2b/toddd_zpse30b5e35.png
  • Sirius2b
    Le Zumba la Malanga
    • mar 2012
    • 5501

    #2
    1. CUERPO NEGRO

    Un cuerpo negro hace referencia a un objeto opaco que emite radiación térmica. Un cuerpo negro perfecto es aquel que absorbe toda la luz incidente y no refleja nada. A temperatura ambiente, un objeto de este tipo debería ser perfectamente negro (de ahí procede el término cuerpo negro.). Sin embargo, si se calienta a una temperatura alta, un cuerpo negro comenzará a brillar produciendo radiación térmica.

    Todos los objetos emiten radiación térmica (siempre que su temperatura esté por encima del cero absoluto, o -273,15 grados Celsius), pero ningún objeto es en realidad un emisor perfecto, en realidad emiten o absorben mejor unas longitudes de onda de luz que otras. Estas pequeñas variaciones dificultan el estudio de la interacción de la luz, el calor y la materia utilizando objetos normales.

    Afortunadamente, es posible construir un cuerpo negro prácticamente perfecto. Se construye una caja con algún material que sea conductor térmico, como el metal. La caja debe estar completamente cerrada por todas sus caras, de forma que el interior forme una cavidad que no reciba luz del exterior. Entonces se hace un pequeño agujero en algún punto de la caja. La luz que salga de ese agujero tendrá un parecido casi exacto a la luz de un cuerpo negro ideal, a la temperatura del aire del interior de la caja.

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    A principios del siglo XX, los científicos Lord Rayleigh, y Max Planck (entre otros) estudiaron la radiación de cuerpo negro utilizando un dispositivo similar. Tras un largo estudio, Planck fue capaz de describir perfectamente la intensidad de la luz emitida por un cuerpo negro en función de la longitud de onda. Fue incluso capaz de describir cómo variaría el espectro al cambiar la temperatura. El trabajo de Planck sobre la radiación de los cuerpos negros es una de las áreas de la física que llevaron a la fundación de la maravillosa ciencia de la mecánica cuántica.

    ------------------------------------

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    El calibrador de cuerpo negro BB701 es un calibrador portátil, de alto rendimiento y resistente para pirómetros infrarrojos. El modelo caliente/frío tiene un rango de -18 a 149 °C (0 a 300 °F). Su capacidad para proporcionar un punto de calibración frío repetible y estable permite al usuario calibrar o probar la mayoría de pirómetros infrarrojos de forma rápida y precisa, sin necesidad de preparar un baño de hielo. Ambos modelos cuentan con una interfaz de ordenador RS232 que permite al ordenador controlar los puntos de referencia para aplicaciones de prueba automáticas.
    Editado por última vez por Sirius2b; http://www.elforolibre.com/member/59-sirius2b en 30/06/14, 10:31:58.
    "He regrezado... "
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    • Sirius2b
      Le Zumba la Malanga
      • mar 2012
      • 5501

      #3
      2. LEY DE WIEN

      La ley de desplazamiento de Wien es una ley de la física que establece que hay una relación inversa entre la longitud de onda en la que se produce el pico de emisión de un cuerpo negro y su temperatura. Matemáticamente, la ley es:





      donde T es la temperatura del cuerpo negro en Kelvin (K) y lamda es la longitud de onda del pico de emisión en metros. La constante de Wien está dada en Kelvin x metro.

      Las consecuencias de la ley de Wien es que cuanta mayor sea la temperatura de un cuerpo negro menor es la longitud de onda en la cual emite. Por ejemplo, la temperatura de la fotosfera solar es de 5780 K y el pico de emisión se produce a 475 nm = 4,75 · 10^-7 m. Como 1 angstrom 1 Å= 10^-10 m = 10^-4 micras resulta que el máximo ocurre a 4750 Å. Como el rango visible se extiende desde 4000 Å hasta 7400 Å, esta longitud de onda cae dentro del espectro visible siendo un tono de verde.

      "He regrezado... "
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      • Sirius2b
        Le Zumba la Malanga
        • mar 2012
        • 5501

        #4
        Termómetros infrarrojos modernos, basados en la ley de Wien...

        "He regrezado... "
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        • indio errante
          Estoico
          • oct 2012
          • 1744

          #5
          apasionante tema Sirius, hubiera sido mejor ponerlo en el subforo de ciencia ya que aqui se va ir perdiendo con las demas publicaciones.

          fué mediante el estudio de la radiación del cuerpo negro como se encontró que la energia en esos niveles estaba cuantificada en paquetes especificos y no de manera continua, de ahi el nombre de fisica cúantica.

          Comentario

          • Goncen
            Creador de multiversos
            • mar 2012
            • 4163

            #6
            pordonden la ignorancia sobre este tema pero que aplicaciones podrian tener la mecanica cuantica y los cuerpos negros

            http://paginadegoncen.net

            http://www.procrastinacion.com.mx
            http://www.jupitermx.com

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            • César
              Le Zumba la Malanga
              • mar 2012
              • 9821

              #7
              Alguien me puede explicar (con las palabras más sencillas posibles) que son las partículas Z,, de donde salen cómo se originan,, que efectos tienen si atraviezan un cuerpo humano ??'
              [COLOR="#B22222"]Un niño sin pelota, es como una pelota sin niño" Cantinflas.[/COLOR]

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              • Sirius2b
                Le Zumba la Malanga
                • mar 2012
                • 5501

                #8
                Arriba no se que que pasó pero va:

                Ley de Wien:

                http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Wien
                Editado por última vez por Sirius2b; http://www.elforolibre.com/member/59-sirius2b en 30/06/14, 17:55:28.
                "He regrezado... "
                http://i208.photobucket.com/albums/bb52/Sirius2b/toddd_zpse30b5e35.png

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                • Sirius2b
                  Le Zumba la Malanga
                  • mar 2012
                  • 5501

                  #9
                  Originalmente publicado por indio errante Ver Mensaje
                  apasionante tema Sirius, hubiera sido mejor ponerlo en el subforo de ciencia ya que aqui se va ir perdiendo con las demas publicaciones.

                  fué mediante el estudio de la radiación del cuerpo negro como se encontró que la energia en esos niveles estaba cuantificada en paquetes especificos y no de manera continua, de ahi el nombre de fisica cúantica.
                  Es precisamente para que no se "pierda" que la pongo aquí... al final, ya que el tema esté casi terminado, se le puede pedir a un administrador que mueva el tema para allá.

                  Por supuesto, que tus comentarios me interesan, @indio_errante... ;)
                  "He regrezado... "
                  http://i208.photobucket.com/albums/bb52/Sirius2b/toddd_zpse30b5e35.png

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                  • Sirius2b
                    Le Zumba la Malanga
                    • mar 2012
                    • 5501

                    #10
                    3. LEY DE STEFAN-BOLTZMANN

                    La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite radiación térmica con una potencia emisiva hemisférica total (W/m²) proporcional a la cuarta potencia de su temperatura (absoluta):




                    Donde Te es la temperatura efectiva, es decir, la temperatura absoluta de la superficie y sigma es la constante de Stefan-Boltzmann:




                    Esta potencia emisiva de un cuerpo negro (o radiador ideal) supone un límite superior para la potencia emitida por los cuerpos reales.

                    La potencia emisiva superficial de una superficie real es menor que el de un cuerpo negro a la misma temperatura y está dada por:



                    Donde epsilon (ε) es una propiedad radiactiva de la superficie denominada emisividad. Con valores en el rango 0 ≤ ε ≤ 1, esta propiedad es la relación entre la radiación emitida por una superficie real y la emitida por el cuerpo negro a la misma temperatura. Esto depende marcadamente del material de la superficie y de su acabado, de la longitud de onda, y de la temperatura de la superficie.
                    "He regrezado... "
                    http://i208.photobucket.com/albums/bb52/Sirius2b/toddd_zpse30b5e35.png

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                    • Sirius2b
                      Le Zumba la Malanga
                      • mar 2012
                      • 5501

                      #11
                      Originalmente publicado por César Ver Mensaje
                      Alguien me puede explicar (con las palabras más sencillas posibles) que son las partículas Z,, de donde salen cómo se originan,, que efectos tienen si atraviezan un cuerpo humano ??'
                      http://www.malaciencia.info/2005/08/...artcula-z.html

                      http://es.wikipedia.org/wiki/Bosones_W_y_Z

                      El tema de las Particulas Z, que tienen poco tiempo de ser detectadas, la verdad es que no se que efectos tendrían al atravesar un cuerpo humano (suponiendo que lo puedan atravesar). Este tipo de partículas, por lo que se vé en Wikipedia, requiere para su estudio de conocimiento avanzado de Física de Partículas, y en particular, por lo que veo, algo de "mecánica cuántico-relativista de Dirac"... lo cual es mucho más avanzado que la simple mecánica cuántica de principiantes.

                      No se si Indio Errante o Navajas nos puedan decir algo más.
                      "He regrezado... "
                      http://i208.photobucket.com/albums/bb52/Sirius2b/toddd_zpse30b5e35.png

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                      • Sirius2b
                        Le Zumba la Malanga
                        • mar 2012
                        • 5501

                        #12
                        4. RADIANCIA ESPECTRAL

                        Los cuerpos calientes emiten radiación térmica en todo el espectro electromagnético, sobre todo en la zona del infrarrojo. Si se mide la radiancia de un cuerpo para todo el espectro de frecuencias, se obtiene la radiancia espectral del cuerpo.

                        Al analizar las curvas obtenidas con el cuerpo a distintas temperaturas, es evidente que esta curva depende fuertemente de la temperatura, y del material debido a que cada material tiene su propia curva de emisividad espectral. Además, a medida que aumenta la temperatura, la frecuencia a la que ocurre la máxima radiancia va aumentando, y pasa del infrarrojo al rojo opaco, luego al rojo brillante y al blanco. Este resultado se conoce como la ley de Wien.




                        Radiancia (integral de la Radiancia Espectral)

                        Radiance and spectral radiance are measures of the quantity of radiation that passes through or is emitted from a surface and falls within a given solid angle in a specified direction. They are used in radiometry to characterize diffuse emission and reflection of electromagnetic radiation. In astrophysics, radiance is also used to quantify emission of neutrinos and other particles. The SI unit of radiance is watts per steradian per square metre (W·sr−1·m−2), while that of spectral radiance is W·sr−1·m−2·Hz−1 or W·sr−1·m−3 (commonly W·sr−1·m−2·nm−1) depending on whether the spectrum is a function of frequency or of wavelength.

                        Radiance characterizes total emission or reflection. Radiance is useful because it indicates how much of the power emitted by an emitting or reflecting surface will be received by an optical system looking at the surface from some angle of view. In this case, the solid angle of interest is the solid angle subtended by the optical system's entrance pupil. Since the eye is an optical system, radiance and its cousin luminance are good indicators of how bright an object will appear. For this reason, radiance and luminance are both sometimes called "brightness". This usage is now discouraged – see Brightness for a discussion. The nonstandard usage of "brightness" for "radiance" persists in some fields, notably laser physics.

                        The radiance divided by the index of refraction squared is invariant in geometric optics. This means that for an ideal optical system in air, the radiance at the output is the same as the input radiance. This is sometimes called conservation of radiance. For real, passive, optical systems, the output radiance is at most equal to the input, unless the index of refraction changes. As an example, if you form a demagnified image with a lens, the optical power is concentrated into a smaller area, so the irradiance is higher at the image. The light at the image plane, however, fills a larger solid angle so the radiance comes out to be the same assuming there is no loss at the lens.

                        Spectral radiance expresses radiance as a function of frequency (Hz) with SI units W·sr−1·m−2·Hz−1 or wavelength (nm) with units of W·sr−1·m−2·nm−1 (more common than W·sr−1·m-3). In some fields spectral radiance is also measured in microflicks.[1][2] Radiance is the integral of the spectral radiance over all wavelengths or frequencies.

                        For radiation emitted by an ideal black body at temperature T, spectral radiance is governed by Planck's law, while the integral of radiance over the hemisphere into which it radiates, in W/m2, is governed by the Stefan-Boltzmann law. There is no need for a separate law for radiance normal to the surface of a black body, in W/m2/sr, since this is simply the Stefan-Boltzmann law divided by π. This factor is obtained from the solid angle 2π steradians of a hemisphere decreased by integration over the cosine of the zenith angle. More generally the radiance at an angle θ to the normal (the zenith angle) is given by the Stefan-Boltzmann law times cos(θ)/π.

                        -------------------------------
                        "He regrezado... "
                        http://i208.photobucket.com/albums/bb52/Sirius2b/toddd_zpse30b5e35.png

                        Comentario

                        • indio errante
                          Estoico
                          • oct 2012
                          • 1744

                          #13
                          Originalmente publicado por Sirius2b Ver Mensaje
                          http://www.malaciencia.info/2005/08/...artcula-z.html

                          http://es.wikipedia.org/wiki/Bosones_W_y_Z

                          El tema de las Particulas Z, que tienen poco tiempo de ser detectadas, la verdad es que no se que efectos tendrían al atravesar un cuerpo humano (suponiendo que lo puedan atravesar). Este tipo de partículas, por lo que se vé en Wikipedia, requiere para su estudio de conocimiento avanzado de Física de Partículas, y en particular, por lo que veo, algo de "mecánica cuántico-relativista de Dirac"... lo cual es mucho más avanzado que la simple mecánica cuántica de principiantes.

                          No se si Indio Errante o Navajas nos puedan decir algo más.
                          Es una particula que se predecía su existencia y que era la responsable junto con las particulas W+ y W- de la fuerza debil (una de las cuatro fuerzas fundamentales) y que son intermediadores del decaimiento debil, es decir como se desintegra el nucleo atomico en otras particulas, por ejemplo en la radiactividad. Como su alcance solo es del tamaño del núcleo no tiene gran alcance, la particula z se puede descomponer en varias opciones como la de crear un par electron-positrón, otros pares posibles pueden tener una vida larga y de largo alcance. En este sentido una particula z no podría atravesar el cuerpo humano pero si alguno de sus productos como los rayos gama que se producen al aniquilares un par electron-positron y estos si, son muy dañinos para la vida.

                          Comentario

                          • indio errante
                            Estoico
                            • oct 2012
                            • 1744

                            #14
                            Originalmente publicado por Goncen Ver Mensaje
                            pordonden la ignorancia sobre este tema pero que aplicaciones podrian tener la mecanica cuantica y los cuerpos negros
                            Una lista de las aplicaciones de la mecánica cuántica:

                            - transistores y todas sus aplicaciones en electrónica y telecomunicaciones, radios, amplificadores, celulares, microprocesadores, etc. etc.
                            - *láser, basado en la "emisión estimulada" por ondas electromagnéticas especifica producen saltos cuánticos de nivel de energía de los *electrones los cuales a su vez producen fotones todos sincronizados en fase, frecuencia y polaridad, dando un haz coherente y no disperso.
                            - diodo o transistor de efecto túnel. Basado en un efecto cuántico que implica una pequeña probabilidad de que un electron pueda brincar fuera de un pozo de potencial mas alto que la energía del electron. *Es como si quisieras saltar por encima de *un edificio de 10 pisos dando un salto. En la mecánica cuantica existe una probabilidad aunque pequeña pero posible de que suceda.*
                            - celdas solares fotovoltaicas.
                            - diodos LED, pantallas de LED. Lamparas, Etc.
                            - resonancia magnética
                            - superconductores.
                            - relojes atómicos
                            - microscopios electrónicos.
                            - sensores de todo tipo, presión, químico, mecánico, térmicos, electromagnéticos, etc.
                            - etc.

                            Futuras:
                            - computadora cuantica, que será tan poderosa que podrá descifrar encriptamiento usado hoy en dia y muy seguro basado en productos de numeros primos.
                            - encriptamiento cuántico.
                            - teleleportacion cuantica, basada en la propiedad de entrelaza miento cuántico. (quien sabe si sea esto posible )

                            Saludos

                            Comentario

                            • indio errante
                              Estoico
                              • oct 2012
                              • 1744

                              #15
                              La mecanica cuantica es fascinante y desconcertante, con forme Sirius vaya avanzando nos adentraremos a un mundo surrealista difícil de creer, pues significaría abandonar nuestras creencias dadas por el sentido común y la física clásica.
                              Por lo pronto en el experimento del cuerpo negro se encontró que la energía en estos niveles no es continua si no discreta, en paquetes cuantificados. Es como si al calentar el agua el termómetro marcara saltos de 20 grados sin puntos intermedios, sin continuidad. Cosas como esas nunca las hemos visto en el mundo clásico y otros comportamientos por venir aun mas inverosímiles.

                              Comentario

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