Si un objeto tiene temperatura, ¿tiene que irradiar?

Para entender el origen de la radiación de cuerpo negro , que es la que se ha medido que emite todo cuerpo material con una temperatura T , hay que acudir a la mecánica estadística cuántica.

Los átomos y las moléculas, para empezar, en cualquier conjunto, interactúan con la radiación electromagnética. A ese nivel, los procesos son de mecánica cuántica. En la mecánica cuántica, los intercambios de, por ejemplo, moléculas de gas cuando rebotan entre sí, son cambios en los niveles de energía de los electrones que las componen. La energía cinética de una molécula eleva el nivel de energía de un electrón en la molécula que golpea (al intercambiar un fotón virtual). La molécula ahora excitada libera la energía como un fotón real en una dirección aleatoria, y el electrón regresa al estado fundamental. Este fotón tiene una dirección arbitraria y existe una alta probabilidad de que escape del volumen de gas sin volver a interactuar y sea parte de la radiación del cuerpo negro.

Para fluidos y sólidos, donde las moléculas están unidas y no pueden moverse libremente, existen los grados de libertad vibratorios y rotacionales de la mecánica cuántica. Los átomos y las moléculas aún interactúan, transfiriendo energía cinética a los electrones empujándolos a niveles de energía más altos (mediante intercambios de fotones virtuales), y los electrones vuelven al estado fundamental de la mecánica cuántica y se irradiará un fotón real, con una alta probabilidad de salir. del material como radiación de cuerpo negro.

Si un objeto tiene una temperatura debido a una entropía distinta de cero, entonces debe radiar.

Los movimientos internos de las partículas en un conjunto tienen una energía cinética que es la que genera la temperatura termodinámicamente definida observada macroscópicamente. Entonces, cualquier conjunto de moléculas con una temperatura distinta de cero tiene energía cinética que dará como resultado la radiación como se describe anteriormente.

En la definición de entropía de la mecánica estadística , está relacionada con el número de microestados disponibles. "entropía no cero" es una forma confusa de definir la existencia de temperatura, el silogismo es: si hay entropía, existen microestados, por lo tanto, energía cinética, por lo tanto, temperatura. Un concepto más simple debería ser "debido a energías cinéticas distintas de cero de las partículas del conjunto". (ver esto sobre temperatura cero y entropía)

¿Por qué debe irradiar?

Debido a las inevitables interacciones en grandes conjuntos estadísticos debido a los movimientos/energía cinética vibracional y rotacional.