Radiacion

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Fecha de realización de la práctica 22 de septiembre 2010

Fecha de entrega del reporte 29 de septiembre 2010

Radiación I

Gustavo Ismael Cárdenas Meléndez, Pedro Angel Carvajal Treviño, Arón Jesús Mario Hernández Maldonado, Edwin Miguel Luna Cervantes, Esteban Francisco Montelongo García, Juan Rogelio Moreno Zavala

Estudiantes de Ingeniería Química, Laboratorio de Operaciones UnitariasII, Catedrático: Dr. Ángel Martínez, Facultad de Ciencias Químicas, Universidad Autónoma de Nuevo León, San Nicolás de los Garza Nuevo León

RESUMEN: En el presente experimento se desea comprobar la ley de Stefan- Boltzmann utilizando un sistema para la medición de radiación que se encuentra en el laboratorio de ingeniería química, se registró la temperatura de la placa de calentamiento hastaobtener un valor constante y posteriormente se registró el voltaje generado por la termopila. Obteniendo que a una distancia menor entre la termopila y la placa, el voltaje registrado en la termopila es mayor que a una distancia mayor.

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INTRODUCCIÓN

La radiación es considerada como energía que fluye a través delespacio a la velocidad de la luz. Todas las sustancias a temperaturas superiores al cero absoluto emiten una radiación, La radiación que resulta exclusivamente de la temperatura se denomina radiación térmica.

Las sustancias que están a la vista del cuerpo radiante logran interceptar la radiación procedente de este último. La fracción reflejada de la radiación que incide sobre un cuerpo sellama reflectividad ρ. La fracción que es absorbida se llama absortividad α. La fracción transmitida es la transmisividad τ. La suma de estas fracciones debe ser la unidad

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El valor máximo posible de la absortividad es la unidad, y se alcanza sólo cuando el cuerpo absorbe toda la radiación que incide sobre él y no refleja ni trasmite nada de radiación. Un cuerpo que absorbe toda laradiación incidente recibe el nombre de cuerpo negro.

La radiación de una longitud de onda única se llama monocromática. Un rayo real de radiación consta de muchos rayos monocromáticos, la porción del espectro electromagnético que tiene importancia en el flujo de calor cae en el intervalo de longitudes de onda comprendido entre 0.5 y 50 µm. Cuanto mayor es la temperatura del cuerpo radiante,menor es la longitud de onda predominante de la radiación térmica emitida por él.

Un cuerpo negro posee la máxima energía emisiva alcanzable para cualquier temperatura dada y constituye el estándar de referencia para todos los demás cuerpos radiantes. La relación entre la potencia total emisiva W de un cuerpo y la de un cuerpo negro Wb a la misma temperatura es, por definición, laemisividad ε. Por lo tanto,

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Una relación básica para la radiación del cuerpo negro es la ley de Stefan-Boltzmann, según la cual la potencia emisiva total de un cuerpo es proporcional a la temperatura absoluta elevada a la cuarta potencia,

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Donde σ es la constante de Stefan-Boltzmann, 5.672x10-8W/m2·K4 ó 0.1713x10-8BTU/ft2·h·°R4

Objetivo de la práctica

Determinarque la cantidad de energía radiante que emite un cuerpo es directamente proporcional a la cuarta potencia de su temperatura absoluta.

Hipótesis planteada

La termopila recibe mayor cantidad de radiación térmica al colocarla a una distancia más cercana de la fuente de radiación.

Experimentación

Se inició el experimento utilizando un sistema de medición de radiación ytemperatura Scott modelo 9053, de este sistema de medición se encendió el calentador tipo placa y se ajustó el reóstato principal a una posición de 50.

Se colocó la placa de prueba frente al calentador, la cual está conectada a un termopar tipo K. Se quitó del riel la termopila, el termopar de la placa de prueba se conectó a un transductor de temperatura marca CRYOMEDICS INC. Serie 66-CCED2,...
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