¿Cómo se relaciona la temperatura con el color?

1) Si un objeto aparece azul y otro rojo. ¿Eso no siempre significa que el objeto azul es más caliente que el rojo? ¿Es eso correcto? Si es así, ¿cómo es eso? Lo siento, pero estoy un poco confundido por eso.

Sí, es correcto: cuando un objeto brilla en azul cuando se quema, eso significa que tiene más temperatura que un objeto que brilla en rojo. Es porque un objeto que brilla en azul tiene más energía. Energía de un objeto de temperatura.$T$(en kelvins) se calcula usando esta ecuación:$E=kT$dónde$k$es la constante de Boltzmann. Energía de una luz con frecuencia.$f$se calcula usando esta ecuación:$E=hf$dónde$h$es la constante de tablón. Entonces, el resplandor espectral de la luz emitida con frecuencia$f$de objeto con temperatura$T$se calcula usando$\beta(T) = \frac{2hf^3}{c^2}\frac{1}{e^{\frac{hf}{kT}}-1}$. Para la derivación, consulte la Ley de Plank . Cuanto más alta es la frecuencia de la luz, más energía tiene y se ve 'más azul' y cuanto más baja es la frecuencia, menos energía y se ve 'más roja'.

Aquí hay una muy buena imagen de "luz" (la luz es parte del espectro que vemos (espectro visible), el espectro completo se llama espectro electromagnético, pero para simplificar, llamémoslo solo espectro de luz):

Aquí hay un diagrama muy bueno de la luz emitida con longitud de onda$\lambda$de un objeto con temperatura$T$(en kelvin). (NOTA: para luz con frecuencia$f$, la longitud de onda es$\lambda = \frac{c}{f}$dónde$c$es la velocidad de la luz).

2) Con el concepto "Temperatura de color" en Wikipedia. Dicen 1.700 K para la llama de un fósforo. Pero entre 15 000 y 27 000 K para un cielo azul claro hacia el polo.

Esto me confunde. El cielo parece azul, ¿eso significa que hace calor? Pero no es correcto? Hace más frío. No estoy seguro de poder enmarcarlo correctamente. Es un poco confuso para mí.

¿Es esto algo así como un objeto brillante frente a un objeto reflectante? El sol es blanco pero la Tierra es azul. Pero el sol es más caliente que la tierra. Es el sol irradiando luz pero la tierra solo la está dispersando.

Puede calcular la radiación espectral . El resplandor espectral es como (el resplandor espectral no es una intensidad completa, es solo como una intensidad) la intensidad de la luz emitida con la frecuencia$f$de objeto con temperatura$T$(en kelvins) de luz emitida por un objeto con temperatura$T$(en kelvins) usando esta ecuación:

Permítanme recomendar el artículo de Wikipedia sobre la temperatura del color, pero les advierto que, si bien ese artículo es bastante bueno, dice algunas cosas engañosas y, como de costumbre, es posible que desee visitar una biblioteca o realizar una investigación en línea más extensa. Si desea aprender las matemáticas de cómo se correlacionan el color y la temperatura en la radiación térmica, consulte el excelente artículo sobre la ley de desplazamiento de Wien . (Spoiler: es la longitud de onda máxima de la luz = una constante / temperatura o la frecuencia máxima de la luz = una temperatura constante * diferente pero relacionada)

1) Si un objeto aparece azul y otro rojo. ¿Eso no siempre significa que el objeto azul es más caliente que el rojo? ¿Es eso correcto?

Eso es precisamente correcto. De hecho, la mayoría de los colores que vemos a nuestro alrededor en el curso normal de la vida no están correlacionados con la temperatura de esta manera. Los físicos han encontrado que el espectro de radiación emitido por un objeto se correlaciona con la temperatura del objeto. Si el objeto está lo suficientemente caliente, emite luz visible. La temperatura de color de la que estamos hablando aquí es la temperatura a la que un radiador perfecto (negro) emitiría radiación de la misma frecuencia promedio.

Si es así, ¿cómo es eso? La mayor parte de la luz que vemos a nuestro alrededor no es térmica; su color se deriva de las diferencias en las propiedades de varios materiales. Por ejemplo, las moléculas de aire sobre nuestras cabezas dispersan la luz azul unas ocho veces más fácilmente que la luz roja, por lo que vemos un color azul fuerte. Para obtener luz de una fuente puramente térmica que fuera, en cierto sentido, "igualmente azul", tendrías que calentar esa fuente a unas cuatro veces la temperatura de la fotosfera de nuestro Sol.

Las únicas fuentes térmicas que ves en la vida cotidiana son cosas como los cables de la tostadora o las bobinas de calentamiento del horno que se ponen al rojo vivo, el Sol y las estrellas fijas, y las luces incandescentes.
Cualquier cosa que vea por luz reflejada (incluidos los planetas y la Luna, así como casi cualquier cosa que vea en la Tierra que no esté al rojo vivo o más caliente), o luz dispersa (como el cielo azul), o varios tipos de emisión no térmica (láseres, LEDs, fluorescentes, rayos). Incluso las llamas abiertas, la luz de las velas y la luz del fuego, no son térmicas, una vela no está ni cerca de los miles de grados que su color parece indicar; si desea ver cómo funcionan los colores térmicos, una buena manera es observar cómo trabajan los sopladores de vidrio y mirar a través de la pequeña ventana hacia su horno.

Si usa cámaras infrarrojas o gafas, puede ver una representación de la radiación térmica de objetos como personas o árboles o el escape caliente de un vehículo. Busque "imágenes térmicas" en un motor de búsqueda o en una biblioteca y encontrará algunas imágenes que muestran cosas cálidas como brillantes y cosas frías más oscuras. Recuerde que los colores que ve en esas imágenes son "falsos", no puede verlos con los ojos, aunque puede sentirlos en la piel y algunos animales, como las víboras, pueden "verlos" directamente con los órganos sensoriales adaptados. a la luz infrarroja.

Nota:
De manera confusa, cuando las personas hablan de "temperatura de color" pueden significar varias cosas diferentes, especialmente:

1. la temperatura de color correlacionada (CCT), es decir, la temperatura a la que debería calentarse un cuerpo negro (radiador térmico perfecto) para emitir luz del mismo color promedio.

2. Algún tipo de "temperatura de color percibida" que varía según quién esté haciendo el mapeo de color/temperatura. Por lo general, esto parece funcionar al revésdel CCT, de modo que el rojo y el naranja son colores "calientes" y el azul, el púrpura y el verde se denominan colores "fríos", pero no es necesario que sea un simple mapa al revés; por ejemplo, el rojo podría llamarse "tibio" y el naranja "caliente", luego el verde es "frío" y el azul "frío". No existe una lista universal de cómo las personas clasifican los colores psicológica o artísticamente en términos de temperatura; de hecho, según los diseñadores visuales, hay "grises cálidos" y "grises fríos" que ni siquiera encajarían en la escala CCT. Esto significa que si está leyendo un libro y habla de colores cálidos o fríos, es posible que no tenga una forma real de saber qué tipo de color significa a menos que lo tome del contexto en ese libro en particular.

Además, las personas ven el color de manera muy diferente a un simple analizador de espectro; nuestra visión depende en gran medida de los antecedentes y de la historia. La misma frecuencia que nos parece amarilla en un contexto puede parecer verde o naranja en otro contexto: lea sobre "percepción del color" como tema para aprender más sobre esto.

El cielo parece azul, ¿eso significa que hace calor?

No, tus dudas aquí están bien justificadas. El cielo azul no es una fuente de luz térmica. De hecho, asignarle una temperatura térmica es un poco falso, ya que hay otra forma de medir "la temperatura del cielo" con un telescopio que da una respuesta mucho más sensata. (usted apunta el telescopio a un trozo de cielo y pone una especie de termómetro en el foco; le aseguro que no obtiene 27.000 grados para un trozo de cielo azul de esta manera, pero sí obtiene el tipo correcto de temperatura para el Sol .) Habría sido mejor simplemente decir "Si mides el perfil de intensidad de la luz frente a la frecuencia de la luz de este trozo de cielo azul, la intensidad máxima es bla, bla, que resulta ser la misma que la frecuencia máxima de la luz". emitida por radiación puramente térmica de una estrella cuya superficie está a 25.000 grados C, ¿no es eso interesante?"

Tenga en cuenta que la luz realmentetienen una temperatura medible de otra manera que depende tanto de la frecuencia promedio de la luz como de cuán 'termalizada' está la luz. En este sentido, la luz de fuentes térmicas como el Sol o un horno tiene exactamente el tipo de temperatura sobre la que leyó antes de hacer la pregunta, pero la luz de otras fuentes generalmente es "más fría". La luz fluorescente sería "fría" y la luz láser "extremadamente fría". Este sentido es en realidad la forma más consistente y útil que conozco para hablar sobre la luz y la temperatura, pero pocas personas parecen usarlo aparte de las personas que realmente usan o estudian física atómica o física láser. Creo que es probable que se vuelva más popular en el futuro y entonces la gente dirá con mucha menos frecuencia cosas confusas y tontas sobre la temperatura del cielo azul, etc.

La página de wikipedia para Temperatura de color dice: "La temperatura de color de una fuente de luz es la temperatura de un radiador de cuerpo negro ideal que irradia luz de un tono comparable al de la fuente de luz". Es decir, un objeto ideal más negro de negro. Piense en un trozo de roca volcánica: generalmente es muy negra y parece negra, pero emite un espectro de radiación infrarroja debido al efecto de cuerpo negro. Pero eso no es todo: puede reflejar la luz, puede tener su propio color, puede tener muchas otras cosas que no entran en la categoría de "cuerpo negro perfecto", en cuyo caso las leyes no [ perfectamente] aplicar.

1. Si un cuerpo negro perfecto parece "más caliente en tono" que otro, entonces es más caliente. Sin embargo, si los objetos no son cuerpos negros perfectos (como un cubo de juguete de color rojo brillante en comparación con una pala de juguete de color azul brillante), esta ley no se aplica. La forma más sencilla en que los objetos pueden obtener su color es absorbiendo toda la luz que no sea de ese color. Tal cosa se llama pigmento . Pero si sigue preguntando "¿cómo obtiene esto su color?" (películas de jabón, prismas, por qué la curva del cuerpo negro es así), encontrará que las cosas se complican y hay muchas formas diferentes .

2. Tienes razón con el sol. Vea esta demostración: Walter Lewin, Por amor a la física . (También hay una demostración con humo de cigarrillo al principio de la conferencia). La atmósfera dispersa la luz azul y acaba en nuestros ojos. el ambiente no es$27000\mbox{K}$.