A misteriosa forma de calor radiante invisível.

   A convecção e a condução do calor podem ser explicas em termos mecânicos. Mas em ambos os casos, as moléculas ou átomos mais energéticos transferem energia através de choques para as moléculas ou átomos menos energéticos. Assim, a energia é transferida por contato direto.

   Há muito tempo se sabia que o calor pode ser transferido de um lugar para outro, de três maneiras diferentes: por convecção (quando o ar quente se eleva); por condução (quando a extremidade de uma barra é aquecida e o calor flui até a outra extremidade ou quando um corpo frio entra em contato com um corpo quente); e por uma forma misteriosa de calor radiante invisível.

   Durante a segunda metade do século dezoito, os cientistas estudaram o calor radiante ou “obscuro”, usando espelhos e lentes. Carl Wilhelm Scheele (1742 – 1786) utilizou um forno aberto como fonte de luz e calor, ele observou com um espelho côncavo de metal brilhante (prata) que o calor e a luz seguiam a mesma lei de reflexão. Esta demonstração não pode ser feita com um espelho de vidro ou metal fosco, pois o vidro e os metais foscos absorvem o calor. 

Os raios de calor, emitidos pela esfera no foco do espelho à esquerda, são refletidos paralelamente ao eixo principal e, ao chegar ao espelho à direita, são refletidos novamente e convergem para o foco. Quando o termômetro é colocado no foco do espelho da direita, ele mostra que a temperatura é bem mais alta neste ponto do que em qualquer outro ponto da vizinhança.  

   Embora a luz estivesse misturada com o calor nas suas experiências, Scheele estava convencido que a presença da luz não influenciava nos resultados. Este assunto ficou esclarecido em 1786, com a experiência de Horace-Bénédict de Saussure (1740 — 1799).

   Ele utilizou como fonte de calor, uma esfera de ferro quente não luminosa; aqueceu a esfera de ferro ao rubro e a deixou esfriar um pouco até ficar escura.

   Na sua experiência, de Saussure usou dois espelhos esféricos de estanho separados por uma distância de aproximadamente . Ao colocar a esfera aquecida no foco de um dos espelhos, ele observou um aumento da temperatura no foco do outro espelho. Assim, de Saussure concluiu:

os corpos aquecidos emitem calor radiante que é refletido da mesma maneira que os raios de luz.

   Na realidade, uma esfera aquecida transmitirá calor somente por radiação se estiver no vácuo, caso contrário haverá sempre uma parcela de calor que será transmitida por convecção. Por este motivo é importante observar, na experiência de Saussure, que a temperatura é mais alta no foco do espelho do que nos pontos da vizinhança, pois só o calor irradiado irá convergir no foco.

   O melhor exemplo de uma fonte quente emitindo calor radiante é o Sol, que está separado de nós por aproximadamente 150.000.000 km de vácuo, mesmo assim é evidente que seu calor chega até nós. Os objetos quentes emitem um fluxo de calor em todas as direções, por este motivo falamos de raios solares. A palavra “raio” vem da palavra “radius” em latim e a transferência de calor através do espaço vazio (vácuo) é chamada de radiação.

   No equilíbrio térmico um corpo emite e absorve a mesma quantidade de energia. Portanto um bom absorsor de radiação é também um bom emissor. Um corpo idealizado que absorveria toda a radiação incidente é chamado de corpo negro. Um corpo real não se comporta como um corpo negro, mas os cientistas usaram um forninho com uma pequena abertura para simular uma absorção igual a de um corpo negro.