2.2: Radiación dentro de un recinto de cavidad

Considera dos cavidades a la misma temperatura. Supondremos que las dos cavidades pueden estar conectadas por una “puerta” que se puede abrir o cerrar para permitir o negar el paso de radiación entre las cavidades. Supondremos que las paredes de una cavidad son brillantes y brillantes con una absorción cercana a cero, y las paredes de la otra cavidad son opaca y negra con una absorción cercana a la unidad. También supondremos que, debido a la diferencia en la naturaleza de las paredes de las dos cavidades, la densidad de radiación en una es mayor que en la otra. Abramos la puerta por un momento. La radiación fluirá en ambas direcciones, pero habrá un flujo neto de radiación desde la cavidad de alta densidad de radiación hasta la cavidad de baja densidad de radiación. Como consecuencia, la temperatura de una cavidad subirá y la temperatura de la otra caerá. La (ahora) cavidad más caliente puede entonces ser utilizada como fuente y la cavidad (ahora) más fría puede ser utilizada como fregadero para operar un motor térmico que luego puede hacer trabajo externo, tal trabajo, por ejemplo, para ser utilizado para abrir y cerrar repetidamente la puerta separando las dos cavidades. Hemos construido así una máquina de movimiento perpetuo que puede continuar trabajando sin el gasto de energía.

De este absurdo, podemos concluir que, a pesar de la diferencia en la naturaleza de las paredes de las dos cavidades (que inicialmente estaban a la misma temperatura), las densidades de radiación dentro de las dos cavidades deben ser iguales. Deducimos el importante principio de que la densidad de radiación dentro de un recinto está determinada únicamente por la temperatura y es independiente de la naturaleza de las paredes del recinto.