Material necesario — Cuadernillo de datos: sí — ley de desplazamiento de Wien, Tema B.2.
Prerrequisitos
- La Tierra absorbe radiación solar (mayormente visible) y emite radiación infrarroja (de longitud de onda mayor, por ser un cuerpo mucho más frío que el Sol)
- Los gases de efecto invernadero son transparentes a la radiación visible, pero absorben radiación infrarroja
- Ley de desplazamiento de Wien: λmáx·T = constante — a mayor temperatura, menor es la longitud de onda del pico de emisión
Parte 1: El dióxido de carbono (CO₂) es uno de los principales gases de efecto invernadero de la atmósfera terrestre. Parte 2: Un cuerpo negro a una temperatura T (en kelvin) tiene una longitud de onda de pico de emisión λ.
a
Explica cuál es el papel principal del CO₂ en el efecto invernadero: ¿con qué tipo de radiación interactúa principalmente, y qué le ocurre a esa radiación?
[2]
b
Escribe la ley de desplazamiento de Wien.
[1]
c
Calcula cuál sería la nueva longitud de onda de pico, en función de λ, si la temperatura del cuerpo aumentase un 33 %.
[2]
Pistas progresivas
- 1General — hay dos partes independientes en esta ficha: primero el mecanismo del efecto invernadero (conceptual), después la ley de Wien (cálculo). Puedes resolverlas en cualquier orden.
- 2Apartado a) — piensa en qué tipo de radiación emite el Sol (muy caliente, longitud de onda corta, visible) frente a la que emite la Tierra (mucho más fría, longitud de onda larga, infrarroja). ¿Cuál de las dos absorbe el CO₂?
- 3Apartado a), completa la idea — tras absorber esa radiación infrarroja, el CO₂ se reemite en todas direcciones, incluyendo de vuelta hacia la superficie terrestre. Ese es el mecanismo del calentamiento.
- 4Apartado b) — la ley de Wien está en el Cuadernillo, sección de Tema B.2: es una relación de proporcionalidad inversa entre λmáx y T.
- 5Apartado c) — si T aumenta un 33 %, la nueva temperatura es T' = 1,33T (aproximadamente 4/3 de T).
- 6Apartado c), plantea — como λmáx·T = constante, λ'·T' = λ·T → λ' = λ·T/T' = λ/1,33.
- 7Apartado c), cifras — λ' ≈ 0,75λ (es decir, unas 3/4 partes de la longitud de onda original — el pico se desplaza hacia longitudes de onda más cortas al aumentar la temperatura, como predice la ley de Wien).
Teoría básica
- Ley de desplazamiento de Wien: λmáx·T = constante. — Cuadernillo de datos, Tema B.2.
- Un cuerpo más caliente emite su pico de radiación a longitudes de onda más cortas (más energéticas).
- Los gases de efecto invernadero (CO₂, H₂O, CH₄...) son transparentes a la radiación visible del Sol pero absorben radiación infrarroja — y al absorberla, la reemiten en todas direcciones, incluida hacia la superficie.
- El Sol (≈5800 K) emite su pico en el visible; la Tierra (≈288 K) emite su pico en el infrarrojo — consecuencia directa de la ley de Wien aplicada a cada temperatura.
Refuerzo
Libro — Oxford Physics 2023 — Topic B.2 Greenhouse effect, mecanismo de absorción-reemisión y ley de Wien.
Cuadernillo — Cuadernillo de datos de Física — Tema B.2, ley de desplazamiento de Wien.
Vídeo —
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Apartado a) —
El CO₂ es prácticamente transparente a la radiación solar visible entrante, pero absorbe la radiación infrarroja que emite la superficie terrestre (al ser esta mucho más fría que el Sol). Tras absorberla, el CO₂ la reemite en todas direcciones, incluida de vuelta hacia la superficie — esto retiene energía en el sistema Tierra-atmósfera y eleva la temperatura superficial.
Apartado b) —
λmáx·T = constante.
Apartado c) —
T' = 1,33T. Como λ'·T' = λ·T → λ' = λ·T/T' = λ/1,33 ≈ 0,75λ.
Variantes de este problema
Problemas de prueba generados a partir de esta ficha — mismo prerrequisito y habilidad, enunciado distinto. Sirven para comprobar si lo que marcaste aquí está realmente dominado.