transferencia de calor
Páginas: 14 (3417 palabras)
Publicado: 23 de marzo de 2014
1.- Fundamentos de la Radiación Térmica
La energía del campo de radiación es transportada por ondas electromagnéticas o fotones. Mientras la transferencia de calor por conducción o convección requiere de un medio material, la radiación no lo precisa. De hecho la transferencia de radiación ocurre de manera más eficiente en vacío.
Este mecanismo de transferencia de calor se hace relevante enmuchos procesos industriales, así como en la combustión y en la conversión de la energía solar.
Todos los cuerpos emiten energía y a su vez la absorben de sus inmediaciones. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, la velocidad de emisión y absorción son iguales. La materia en estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro continuo de radiación. Este espectro depende sobremanera de latemperatura. A temperaturas ordinarias, los cuerpos se ven por la luz que reflejan, no por la que emiten. Sin embargo, a temperaturas altas los cuerpos son autoluminosos y es posible verlos brillar en cuartos oscuros. Si se eleva uniformemente la temperatura de un cuerpo caliente, se observa: A mayor temperatura, mayor radiación térmica emitida.
La teoría ondulatoria establece que la radiación secomporta como una onda que oscila con una frecuencia N y una longitud de onda L.
El producto de la frecuencia por la longitud de onda es la velocidad de la luz C:
C=L*N
La energía que abandona la superficie de un cuerpo se llama radiación térmica. En el extremo del espectro correspondiente a longitudes de onda pequeñas están los rayos X, mientras que en el otroextremo del espectro están las ondas de radio; entre estos límites está la radiación térmica que se emite por un cuerpo que depende exclusivamente de su temperatura. El intervalo completo de todas las longitudes de onda constituye el espectro electromagnético, que se subdivide en un cierto número de intervalos de longitudes de onda, correspondientes a unas fenomenologías características como rayosgamma, ultravioleta, visible, infrarrojo.
Figura 1-1
La radiación térmica emitida por una superficie en función de su temperatura se corresponde con las longitudes de onda comprendidas entre, 10-7 m y 10-4 m.
El ojo humano es capaz de detectar las ondas electromagnéticas comprendidas en el intervalo, 3,8.10-7m ¸7,6.10-7m, que constituye la radiación visible del espectro electromagnético; es una porción muy pequeña del espectro completo que, a su vez, se encuentra en el intervalo correspondiente a la radiación térmica. Las longitudes de onda se miden en distintas unidades de longitud, como:
1 Å = 1 Angstrom = 10-10 m = 10-8 cm = 10-4 mm.
1 mm = 1 micrón = 10-6 m = 104 Å.
1.1.- Radiación Térmica
Esla energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura finita y se propaga en forma de onda a través del espacio. La radiación se atribuye a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos.
La evidencia observacional nos muestra que todo cuerpo que se encuentre a una temperatura T (por sobre el cero absoluto, es decir, T > 0°K) emite energía enforma de Radiación Térmica, generada por el movimiento de las partículas ionizadas que forman parte de la superficie del cuerpo.
1.2.- Ondas Electromagnéticas (OEM)
Son aquellas capaces de propagarse a través del espacio vacío a la velocidad de la luz. Las ondas electromagnéticas conducen energía y cuando se propagan transfieren parte de esa energía a objetos situados en su trayectoria.
Losdiversos tipos de OEM se registran en la figura 1-1 la cual muestra el espectro electromagnético. No hay un punto de división claro entre un tipo de onda y la siguiente. Todas las formas de los varios tipos de radiación son producidas por el mismo fenómeno (cargas aceleradas).
1.3.- Cuerpo Negro
Se considera como una superficie ideal que absorbe toda la radiación incidente, capaz de...
La energía del campo de radiación es transportada por ondas electromagnéticas o fotones. Mientras la transferencia de calor por conducción o convección requiere de un medio material, la radiación no lo precisa. De hecho la transferencia de radiación ocurre de manera más eficiente en vacío.
Este mecanismo de transferencia de calor se hace relevante enmuchos procesos industriales, así como en la combustión y en la conversión de la energía solar.
Todos los cuerpos emiten energía y a su vez la absorben de sus inmediaciones. Cuando se alcanza el equilibrio térmico, la velocidad de emisión y absorción son iguales. La materia en estado condensado (sólido o líquido) emite un espectro continuo de radiación. Este espectro depende sobremanera de latemperatura. A temperaturas ordinarias, los cuerpos se ven por la luz que reflejan, no por la que emiten. Sin embargo, a temperaturas altas los cuerpos son autoluminosos y es posible verlos brillar en cuartos oscuros. Si se eleva uniformemente la temperatura de un cuerpo caliente, se observa: A mayor temperatura, mayor radiación térmica emitida.
La teoría ondulatoria establece que la radiación secomporta como una onda que oscila con una frecuencia N y una longitud de onda L.
El producto de la frecuencia por la longitud de onda es la velocidad de la luz C:
C=L*N
La energía que abandona la superficie de un cuerpo se llama radiación térmica. En el extremo del espectro correspondiente a longitudes de onda pequeñas están los rayos X, mientras que en el otroextremo del espectro están las ondas de radio; entre estos límites está la radiación térmica que se emite por un cuerpo que depende exclusivamente de su temperatura. El intervalo completo de todas las longitudes de onda constituye el espectro electromagnético, que se subdivide en un cierto número de intervalos de longitudes de onda, correspondientes a unas fenomenologías características como rayosgamma, ultravioleta, visible, infrarrojo.
Figura 1-1
La radiación térmica emitida por una superficie en función de su temperatura se corresponde con las longitudes de onda comprendidas entre, 10-7 m y 10-4 m.
El ojo humano es capaz de detectar las ondas electromagnéticas comprendidas en el intervalo, 3,8.10-7m ¸7,6.10-7m, que constituye la radiación visible del espectro electromagnético; es una porción muy pequeña del espectro completo que, a su vez, se encuentra en el intervalo correspondiente a la radiación térmica. Las longitudes de onda se miden en distintas unidades de longitud, como:
1 Å = 1 Angstrom = 10-10 m = 10-8 cm = 10-4 mm.
1 mm = 1 micrón = 10-6 m = 104 Å.
1.1.- Radiación Térmica
Esla energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura finita y se propaga en forma de onda a través del espacio. La radiación se atribuye a cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos.
La evidencia observacional nos muestra que todo cuerpo que se encuentre a una temperatura T (por sobre el cero absoluto, es decir, T > 0°K) emite energía enforma de Radiación Térmica, generada por el movimiento de las partículas ionizadas que forman parte de la superficie del cuerpo.
1.2.- Ondas Electromagnéticas (OEM)
Son aquellas capaces de propagarse a través del espacio vacío a la velocidad de la luz. Las ondas electromagnéticas conducen energía y cuando se propagan transfieren parte de esa energía a objetos situados en su trayectoria.
Losdiversos tipos de OEM se registran en la figura 1-1 la cual muestra el espectro electromagnético. No hay un punto de división claro entre un tipo de onda y la siguiente. Todas las formas de los varios tipos de radiación son producidas por el mismo fenómeno (cargas aceleradas).
1.3.- Cuerpo Negro
Se considera como una superficie ideal que absorbe toda la radiación incidente, capaz de...
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