Whatsapp icon Whatsapp

Constante de Planck

Constante de Planck é uma constante física desenvolvida por Max Planck com o intuito de resolver o problema da catástrofe do ultravioleta.
Max Planck
Max Planck foi um dos pioneiros nos estudos da Física moderna.

A constante Planck é uma das constantes físicas fundamentais no estudo da Física moderna, seu valor exato é de \({6,62607015\cdot10}^{-34}\ J\cdot s\). Seu estudo causou controvérsias no meio científico, já que introduziu uma nova Física, capaz de explicar fenômenos que a Física clássica não conseguia. Ela é muito utilizada para descobrir a energia de partículas subatômicas.

Leia também: Modelo-padrão — a teoria que prevê a existência de 17 partículas elementares

Qual o valor da constante de Planck?

O valor da constante de Planck, de acordo com a 26ª Conferência de Pesos e Medidas, é em Joule por segundo:

\(h={6,62607015\cdot10}^{-34}\ J\cdot s\)

Ou em eletrón-volt por segundo:

\(h=4,13566743\left(35\right){\cdot10}^{-15}eV\cdot s\)

Outra maneira de representá-la é na sua forma reduzida:

\(ħ=\frac{h}{2π}\)

  • \(ħ\) é a forma reduzida da constante de Planck.

  • h é a constante de Planck, medida em \( \left[J\cdot s\right]\).

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

Quando aplicar a constante de Planck?

É comum usarmos a constante de Planck quando queremos encontrar a energia de um único fóton (o menor valor possível de energia de uma onda eletromagnética), ou de outras partículas na escala atômica, por meio da fórmula da relação de Planck-Einstein:

\(E=h\cdot v\)

  • E é a energia do fóton (também chamada de quantum de energia), medida em Joule [J].

  • h é a constante de Planck, medida em \( \left[J\cdot s\right]\).

  • v é a frequência da onda luminosa, medida em segundos [s].

A menor energia de um fóton é hv, assim, todos os valores de energia devem ser múltiplos e inteiros desse valor, o que significa dizer que não temos 0,6 hv, mas 2 hv, 3 hv e assim por diante. Essa energia pode ser também representada como:

\(E=h\cdot\frac{c}{\lambda}\)

  • E é a energia do fóton (também chamada de quantum de energia), medida em Joule [J].

  • h é a constante de Planck, medida em \(\left[J\cdot s\right]\).

  • c é a velocidade da luz no vácuo, que vale \(299.792.458\ m/s^2\).

  • λ é o comprimento de onda do fóton, medida em metros [m].

Lei de Planck

A lei de Planck foi desenvolvida por Max Planck (1858-1947) em 1900 e publicada em 1901, sendo considerada por ele como uma tentativa desesperada, na qual ele revisou e corrigiu a lei de Rayleigh-Jeans, que tentava explicar a radiação espectral da radiação eletromagnética com base nos conhecimentos da Física clássica.

Para resolver esse problema, Planck propôs uma restrição, em que os osciladores só poderiam emitir energia em quantidades inteiras de hv, assim, a energia seria quantizada e múltipla de números inteiros de hv, como podemos ver na fórmula abaixo:

\(E=nhv\)

  • E é a energia do fóton (também chamada de quantum de energia), medida em Joule [J].

  • n é um número inteiro.

  • h é a constante de Planck, medida em \(\left[J\cdot s\right]\).

  • v é a frequência da onda luminosa, medida em segundos [s].

Com isso, ele obteve uma equação que se encaixou a curva espectral da radiação de um corpo negro:

\(u\left(v,T\right)=\frac{8\pi h}{c^3}\cdot\frac{v^3}{e^\frac{hv}{K_BT}\ -1}\)

  • \(u\left(v,T\right)\) é a densidade espectral de energia, também chamada por radiância espectral (radiação eletromagnética que atravessa uma área ou é emitida em uma área de um corpo), em termos da frequência e temperatura, medida em \(\left[J\cdot s^{-1}\right]\).

  • h é a constante de Planck, medida em \(\left[J\cdot s\right]\).

  • c é a velocidade da luz no vácuo, que vale \(299.792.458\ m/s^2\).

  • v é a frequência da radiação eletromagnética.

  • \(K_B\) é a constante de Boltzmann, que vale \(1,380649\cdot{10}^{-23}\ J\cdot K^{-1}\).

  • T é a temperatura absoluta do corpo, no equilíbrio térmico, medida em Kelvin [K].

Leia também: Bóson de Higgs — partícula teorizada em 1960 e descoberta em 2013

História da constante de Planck

A história da constante de Planck começou em 1900, quando Planck deu uma interpretação quântica à lei de Rayleigh-Jeans, mais conhecida como catastrofe do ultravioleta, que interpreta classicamente a radiação de um corpo negro.

O espectro eletromagnético previsto pela fórmula da lei de Rayleigh-Jeans se adequa aos resultados dos experimentos para baixas frequências (grandes comprimentos de onda), mas diverge dos resultados  do experimento para altas frequências (comprimentos de onda curtos), que afirma que um corpo negro liberaria uma quantidade infinita de energia (ou radiância espectral) à medida que o seu comprimento de onda se aproximasse de zero, indo em contradição com a lei de conservação da energia. A esse problema na lei de Rayleigh-Jeans foi dado o nome de catástrofe do ultravioleta ou catástrofe Rayleigh-Jeans.

Para resolver esse problema, Planck desenvolveu a sua lei, que considera que os osciladores só podem emitir energia em quantidades inteiras ou múltiplas de hv, introduzindo a constante de Planck h e quantizando o valor da energia.

Na época, ele foi duramente desacreditado, já que dava uma nova perspectiva aos estudos da Física. Entretanto, Albert Einstein (1879-1955) e Niels Bohr (1885-1962) utilizaram-se dos estudos de Planck para desenvolver seus trabalhos, dando ínicio ao que chamamos de Física moderna.

Alguns anos mais tarde, em 1918, Planck recebeu o Prêmio Nobel de Física pelos seus estudos e contribuições na área de Física Quântica.

Publicado por Pâmella Raphaella Melo

Artigos Relacionados

A descoberta do núcleo e os atuais ramos de estudo
História da Física Nuclear
Cromodinâmica e Eletrodinâmica Quântica
Clique aqui e conheça a definição de cromodinâmica e eletrodinâmica quântica!
Efeito Compton
Arthur Holly Compton descobriu o Efeito Compton. Clique aqui e veja em que consiste esse efeito!
Fosforescência ou fluorescência?
Fosforescência e fluorescência são processos de emissão de luz que ocorrem em baixas temperaturas, portanto são casos especiais de luminescência. A luz emitida por substâncias fluorescentes e fosforescentes é produzida em decorrência de saltos de energia sofridos por elétrons iluminados por luz visível ou ultravioleta.
Gato de Schroedinger
Aqui você vai se surpreender com uma das ideias mais fascinantes da física, o experimento “Gato de Schroedinger”, que desafia o senso comum.
Ondas Eletromagnéticas Ionizantes
Conheça as radiações eletromagnéticas ionizantes!
Quantidade de movimento relativístico
A definição da quantidade de movimento na visão da teoria da relatividade.
Radiação do Corpo Negro
Desvendando o espectro da radiação térmica
Radioatividade
Descubra de onde vêm as radiações alfa, beta e gama.
video icon
Escrito"Caixa de Pandora" próximo à ilustração de Pandora abrindo a caixa de Pandora.
Filosofia
Caixa de Pandora
Entenda o mito da Pandora, que se propõe a explicar a origem do mal no mundo e do sofrimento humano segundo a mitologia grega.

Outras matérias

Biologia
Matemática
Geografia
Física
Vídeos
video icon
Pessoa com as pernas na água
Saúde e bem-estar
Leptospirose
Foco de enchentes pode causar a doença. Assista à videoaula e entenda!
video icon
fone de ouvido, bandeira do reino unido e caderno escrito "ingles"
Gramática
Inglês
Que tal conhecer os três verbos mais usados na língua inglesa?
video icon
três dedos levantados
Matemática
Regra de três
Com essa aula você revisará tudo sobre a regra de três simples.