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TRANSFERENCIA DE CALOR

Ciencia que se ocupa del análisis de la tasa de transferencia de energía que puede ocurrir entre cuerpos materiales, como resultado de una diferencia de temperaturas. Esta ciencia busca predecir: Como puede ser transferida la energía calórica. La rapidez a la que se realizará éste intercambio bajo ciertas condiciones especificadas. Las temperaturas en función del tiempo.En el estudio de la transferencia de calor se suelen considerar tres formas distintas de transferencia, como son: conducción, convección y radiación. En realidad, la distribución de temperatura en un medio se controla por los efectos combinados de éstas tres formas de transferencia de calor, sin embargo, para simplificar los análisis se puede considerar solamente una de ellas cuando las otrasson despreciables.

Por ejemplo en una resistencia eléctrica, debido a la diferencia de temperaturas hay una transferencia de calor hacia el ambiente por parte de la resistencia:

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN

Cuando dos cuerpos de temperaturas diferentes están separados por un vacío perfecto, no es posible la transferencia de calor entre ellos por conducción ó convección; ental caso, la transferencia de calor ocurre mediante radiación térmica. Es decir, la energía radiante emitida por un cuerpo debida a su temperatura, es trasmitida en el espacio en forma de ondas electromagnéticas de acuerdo con la teoría clásica de las ondas electromagnéticas de Maxwell ó en forma de fotones discretos de acuerdo con las hipótesis de Planck, como resultado de los cambios en lasconfiguraciones electrónicas de los átomos ó moléculas. La radiación térmica difiere de otras formas de radiación electromagnética como los rayos gamma, microondas, ondas de radio y de televisión, las cuales no se relacionan con la temperatura.

Algunas de sus propiedades son: No requiere un medio material entre el sistema y sus alrededores. Es muy rápida (a la velocidad de la luz) y no sufreatenuación en el vacío. A menor longitud de onda mayor frecuencia.

La radiación térmica es un fenómeno volumétrico y todos los sólidos, líquidos y gases emiten absorben ó transmiten radiación en diversos grados, sin embargo, suele considerarse como un fenómeno superficial en sólidos que son opacos a la radiación térmica, como

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metales, madera y roca, ya que la radiación térmica emitida por lasregiones internas nunca pueden alcanzar la superficie y la incidente suele ser absorbida por esta.

Todos los cuerpos a una temperatura por encima del cero absoluto emiten radiación térmica. Toda la energía radiante que sale del cuerpo se llama el poder emisivo total y depende de la potencia real de la superficie y de la temperatura de la pared (dependencia que no es lineal).

T

PODEREMISIVO - Temperatura - Naturaleza de la superficie

Esta energía que sale o se emite con una longitud de onda se define como poder emisivo espectral (W/m2  ).

Poder emisivo:    Longitud de onda  Poder Emisivo Espectral Dirección  Poder Emisivo Direccional (Intensidad) Total  Poder Emisivo Total

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Ley de Stefan-Boltzman:

Cuando dos cuerpos intercambian calor por radiación, elintercambio de calor neto es proporcional a las diferencias en T4, de tal forma que la tasa de radiación máxima que puede emitirse desde una superficie a una temperatura absoluta: Qemit ,max  AT 4 W  donde A es el área de superficie y 
5,67 *10 8 W / m 2 K 4 .

es la constante de Boltzman, equivalente a

La superficie idealizada que emite radiación a esta tasa máxima recibe el nombre decuerpo negro. La radiación emitida por superficies reales es menor que la radiación emitida por un cuerpo negro a la misma temperatura y se expresa como: Qemit   AT 4 W  donde  es la emisividad de la superficie y varía entre cero y uno, para un reflector ideal   0 y para un cuerpo negro   1 . No todas las radiaciones que dejan una superficie alcanzarán la otra superficie.

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Por...