Transferencia de calor

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TdC por Radiación

La radiación es la energía emitida por la materia en forma de ondas electromagnéticas (o fotones) como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas.
A diferencia de la conducción y la convección la TdC por radiación no requiere la presencia de un medio … la TdC por radiación es la más rápida y no sufre atenuación en el vacío.En el estudio de la TdC es de interés la RADIACIÓN TÉRMICA que es la forma de radiación emitida por los cuerpos debido a su temperatura.

Todos los cuerpos por encima del cero absoluto emiten radiación

TdC por Radiación

La radiación es un fenómeno volumétrico y todos los sólidos, líquidos y gases emiten, absorben o transmiten radiación en diversos grados.
La razón máxima de laradiación que se puede emitir desde una superficie a una temperatura Ts se puede expresar mediante:

4 ˙ Qemi,max = σAs Ts

(W )

Donde σ=5,67x10-8 (W/m2K4) … constante de Stefan-Boltzmann. La superficie idealizada que emite radiación a esta tasa se denomina Cuerpo Negro.
Cubo de Leslie

TdC por Radiación

La radiación emitida por todas las superficies es normalmente menor a la decuerpo negro a las misma temperatura y se determina mediante:

ε es la emisividad de la superficie:
representa una medida de cuán próxima está la superficie de ser un cuerpo negro

TdC por Radiación

Otra propiedad importante relativa a la TdC por radiación es la absortividad (α) … representa la fracción de la radiación incidente sobre una superficie que es absorbida por ésta.
α está enel intervalo:
Un cuerpo negro absorbe toda la radiación incidente sobre él … el cuerpo negro es un absorbente perfecto, del mismo modo que es un emisor perfecto.
En general tanto ε como α dependen del tipo superficie, de la longitud de onda (λ) y de la temperatura … la Ley de Kirchhoff de la radiación afirma que ε = α para un λ y Temp. dada.

TdC por Radiación

La razón a la cual unasuperficie absorbe radiación se determina a partir de:

En superficies opacas (no transparentes) la parte de la radiación incidente no absorbida por la superficie se refleja.
La diferencia entre la razón de radiación emitida por la superficie y la radiación absorbida se denomina Trasferencia Neta de Calor por Radiación (TdCN por radiación).
Si la absorción es mayor que la emisión à lasuperficie esta ganando energía por radiación.

TdC por Radiación

Si una superficie de ε, As y Ts está por completo encerrada por una superficie mucho más grande (o negra) a una Talred y separada por un gas (como el aire) que no interfiere en la radiación entre estas dos superficies la TdCN por radiación entre esta dos superficies es dada por:

En este caso especial de ε y el área de superficiecircundante no tienen efecto sobre la TdC por radiación.
La TdC por radiación hacia o desde una superficie rodeada por aire ocurre de manera paralela a la conducción o convección entre la superficie y el gas … por lo tanto la TdC total se determina al sumar la contribuciones de todos los mecanismos de TdC … coeficiente combinado de TdC hcombinado

TdC por Radiación

A diferencia de laconvección y la conducción, la TdC por radiación puede ocurrir entre dos cuerpos, incluso si están separados por un medio que se encuentra a una temperatura inferior …



Radiación Térmica:

Las ondas de distinta longitud λ difieren de manera significativa en su comportamiento …

La radiación electromagnética abarca una amplia gama de longitudes de onda desde los 10-10 µm (rayos cósmicos)hasta los 1010 µm (ondas de radio y TV).



TdC por Radiación

Radiación Térmica:

El espectro electromagnético también incluye los rayos gamma, x, la radiación ultravioleta, luz visible, la radiación infrarroja, etc.

El tipo de radiación electromagnética que resulta pertinente para la TdC es la radiación térmica (entre 10-1 µm y 102 µm).

TdC por Radiación

La...
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