¿Cómo pueden nuestros cuerpos irradiar calor, si solo esas moléculas pueden producir fotones con cuantos muy precisos?

La radiación ocurre cuando el cuerpo tiene un dipolo que tiene un estado de energía más bajo disponible. Su pregunta parece asumir que tiene moléculas aisladas, completamente libres de cualquier interacción adicional, pero no es así como ocurren normalmente las moléculas. La razón por la que probablemente piense esto es porque los libros de texto hacen la aproximación limitante para reducir el número de complicaciones adicionales, de modo que explican una cosa, y por supuesto, la aproximación es muy buena para las concentraciones muy bajas de fase gaseosa empleadas en un espectrómetro. Sin embargo, en un cuerpo masivo, los dipolos interactúan con los campos de todas las demás moléculas polares, por lo que hay un enorme aumento en las posibles interacciones dipolares. Los variados niveles de energía provienen del calor en el cuerpo. Un dipolo que interactúa con otro puede recibir energía cinética adicional del impulso de un tercer cuerpo, en cuyo caso puede “excitarse” con respecto a esa interacción y liberar un fotón.

Sí, el fotón tiene una energía precisa, pero hay tantas interacciones dipolares posibles de diferente fuerza debido a la posible variación en la distancia entre dichos dipolos, y podemos agregar polarización de colisión para generar nuevos campos, etc., que terminan con algo así como un continuo.

Una forma de ver esto es considerar quemar algo de sodio metálico. ¿Espera que la llama sea amarilla debido a las líneas de sodio d? Bueno, de hecho, la combustión es tan enérgica que la “llama” aparece blanca. Hay muchas más oportunidades de colisión.

Estás mezclando dos tipos de emisión.

La radiación del cuerpo negro se produce en una curva uniforme sobre todo el espectro, con el pico de la curva correspondiente a la temperatura del objeto. Radiación de cuerpo negro – Wikipedia

El espectro de emisión son fotones causados ​​por los electrones en un átomo que hacen una transición energética de una energía más alta a una energía más baja. La energía del fotón es exactamente la diferencia entre estos dos niveles de energía. Ves esto en estados de alta energía, como estrellas o plasma supercalentado hecho en la Tierra. Espectro de emisiones – Wikipedia

Nuestros cuerpos realmente no existen en un entorno con un nivel de energía ambiental lo suficientemente alto como para obligar a los átomos de nuestro cuerpo a estados de energía más altos (y luego arrojar esa energía como espectro de emisión). Entonces, no estamos emitiendo luz, más allá de la radiación IR de la radiación del cuerpo negro.

Los átomos y las moléculas individuales tienen frecuencias precisas en las que pueden irradiar. Pero en un sistema de muchos átomos que interactúan pueden aparecer nuevos niveles de energía. Tomemos el caso más simple: dos átomos de hidrógeno que interactúan formando una molécula de hidrógeno. La molécula puede girar y oscilar a frecuencias características propias, por lo tanto, el espectro de su emisión es más rico que el de los átomos de hidrógeno individuales. Cuantos más átomos interactúen juntos, más frecuencias permitidas “adicionales” obtendrá. Una pieza macroscópica de material tiene tantos átomos que interactúan, que esos niveles de energía “adicionales” se fusionan en algo que parece un espectro de energía continuo, y que le permite irradiar un espectro continuo de fotones.

Las moléculas parecen rebotar mucho. Cada rebote es un intercambio de impulso mediado por fotones que tienen una energía relacionada con el cambio de impulso. Las moléculas en nuestra piel interactúan fuera del cuerpo. El cuerpo es más cálido que su entorno, por lo que las moléculas tienden a perder impulso hacia el entorno, lo que resulta en radiación. Dado que las moléculas tienen una amplia variedad de velocidades con respecto al marco de descanso de su cuerpo, los fotones de baja energía emitidos parecerán relativamente en un amplio rango de frecuencias que difuminan las energías emitidas en un espectro aparente casi continuo

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