ciencia loca

BAIRON DANIEL HURTADO AVELINO



QUIMICA



1002



LA RADIACION



ANTEPROYECTO



ARMANDO HERRERA




Radiación



Transporte de calor por radiación
La ley de Stefan relaciona flujo de calor por radiación y la temperatura del cuerpo que emite esa radiación en la siguiente forma

Donde e es la emotividad, la que depende de la superficie, que asume valores entre 0y 1, y  es la constante de Stefan, de valor  5,67x10-8  W/m2/K4.
Nótese que en la última relación aparece sólo la temperatura (en K) del objeto en estudio, y no un gradiente de temperaturas, como sucede en los casos de transmisión de calor por conducción y por convección ya analizados.
Para un cuerpo no aislado, dado que el cuerpo emite radiación, pero también absorbe la del ambiente, se tiene 
Hneta  =  Hem  -  Hab  =  e    A  (T4  -  Tamb4)
Donde Tamb es la temperatura del ambiente. 



Leyes de la radiación
Las fuentes de energía que mueven todo sobre la Tierra son dos: el Sol (fuente externa) y el decaimiento de material radiactivo en el interior de la Tierra (fuente interna). El único efecto de la segunda fuente en el contexto de este curso es calentar levemente el fondode los océanos profundos, pero no produce efectos apreciables sobre el movimiento de los océanos.
La energía que se recibe del Sol se recibe en forma de radiación. Es por lo tanto necesario comprender algunos principios acerca de este tipo de propagación de energía.
La radiación electromagnética es calcificada en "bandas", de acuerdo a su longitud de onda. En el siguiente diagrama se muestra las"bandas" con sus respectivos rangos de longitud de onda. Como se observa, a medida que pasamos de longitudes de onda muy cortas hacia aquellas muy largas, se pasa de rados gamma, rayos X, rayos ultravioleta, luz visible, radiación infrarroja, microondas y ondas de radio. De particular interés es la banda de luz visible, la que se encuentra entre unos 380 y 760 nm.

Todo cuerpo (¡salvo alguno queestuviera a 0 K!) emite radiación electromagnética en todas las longitudes de onda. Nosotros mismos, por lo tanto, estamos en todo momento emitiendo ¡desde rayos gamma a ondas de radio, incluyendo rayos X, radiación ultravioleta, etc.!
Un cuerpo no emite la misma cantidad de radiación electromagnética en cada banda. En realidad, siempre existe un rango de longitudes de onda en que emite la mayorparte de la radiación. La ley de Planck especifica cuánta radiación electromagnética emite un cuerpo en cada intervalo de longitud de onda. La energía emitida en forma de radiación por unidad de tiempo, por unidad de área, y por "unidad" de rango de longitud de onda , está dada por la expresión
 
 

(1)
Donde C1 y C2 son ciertas constantes,  es la longitud de onda, y T es la temperatura engrados Kelvin (temperatura absoluta). Esta es la famosa distribución de Planck.
Se observa que la cantidad de energía (en el fondo, de la potencia, dado que es energía por unidad de tiempo) depende críticamente de dos parámetros, es decir, de la longitud de onda y de la temperatura del cuerpo. Las constantes que aparecen en la ecuación de arriba son combinaciones de importantes constantes de lafísica: C1=2hc2, y C2=ch/k, donde h (=6,63x10-34 J s) es la constante de Planck, kB (=1,38x10-23 J/K) es la constante de Boltzmann, y c (=3x108 m/s) es la velocidad de la luz en el vacío.
El siguiente gráfico muestra lo sensiblemente que depende la emisión electromagnética de la temperatura. Se muestra la curva de Planck para las temperaturas 2000, 3000 y 4000 K. La longitud de onda está en metros,y la energía irradiada está en unidades arbitrarias.
 

Del gráfico se observa que:
(a) La cantidad total de energía emitida, considerando todas las longitudes de onda (el área bajo la curva), crece muy rápidamente a medida que la temperatura aumenta. De hecho, la suma de toda esa energía es una función muy sencilla de la temperatura, conocida como la ley de Stefan-Boltzmann, que es
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