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XIX.- RADIACIÓN TÉRMICA
FUNDAMENTOS Y FACTORES DE FORMA

XIX.1.- INTRODUCCIÓN
La forma radiativa de la transmisión del calor se caracteriza porque la energía se transporta en
forma de ondas electromagnéticas, que se propagan a la velocidad de la luz. El transporte de energía por
radiación se puede realizar entre superficies separadas por el vacío; así por ejemplo, el Sol transmite
energíaa la Tierra por radiación a través del espacio que, una vez interceptada por la Tierra, se transforma en otras fuentes de energía.
La teoría ondulatoria establece que la radiación se comporta como una onda que oscila con una frecuencia ν y una longitud de onda λ.
El producto de la frecuencia por la longitud de onda es la velocidad de la luz c:
c= λν
La teoríacorpuscular admite que la energíaradiante se transporta en forma de fotones. Cada fotón se
propaga con la velocidad de la luz a un nivel energético de la forma:
e = hν
en la que h es la constante de Planck.
Los fotones de mayor frecuencia poseen más energía que los de menor frecuencia. Cuando un cuerpo
se calienta, los electrones libres pueden saltar a niveles de mayor energía o niveles excitados; cuando un
electrón vuelve asu nivel energético inferior emite un fotón cuya energía es igual a la diferencia energética entre el estado excitado y el estado fundamental. En toda superficie y en cualquier instante existen
numerosos electrones que experimentan cambios en su nivel energético y, por lo tanto, la energía que
abandona esta superficie se distribuye dentro de un espectro de frecuencias.
La energía se emitesolamente en función de la temperatura del cuerpo; la energía que abandona la
superficie se llama radiación térmica. En el extremo del espectro correspondiente a longitudes de onda
pequeñas están los rayos X, mientras que en el otro extremo del espectro están las ondas de radio; entre
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estos límites está la radiación térmica que se emite por un cuerpo que depende exclusivamente de sutemperatura; 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 ultravioleta, visible, infrarrojo, etc.
La radiación térmica emitida por una superficie en función de su temperatura se corresponde con las
longitudes deonda 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 -7 m ÷ 7,6.10 -7 m, 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 endistintas unidades de longitud, como:
1 Å = 1 Angstrom = 10-10 m = 10-8 cm
1 µm = 1 micrón = 10-6 m = 104 Å
XIX.2.- FÍSICA DE LA RADIACIÓN
CUERPO NEGRO.- No todas las superficies emiten o absorben la misma cantidad de energía
radiante cuando se calientan a la misma temperatura. Un cuerpo que emite (radiación difusa) o absorbe
la máxima cantidad de energía a una temperatura determinada es uncuerpo negro, que no es más que un
modelo ideal al que se pueden aproximar en la práctica los cuerpos reales recubriendo su superficie con
determinadas pinturas o modificando su forma; es, por lo tanto, un cuerpo estándar con el que pueden
compararse otros cuerpos radiadores.
LEY DE PLANCK.- Cuando un cuerpo negro se calienta a una temperatura T, emite fotones desde su
superficie, los cualesposeen una distribución determinada de energía que depende de la temperatura
superficial; Max Planck en 1900 demostró que la energía emitida por un cuerpo negro a una longitud de
onda λ y temperatura T es de la forma:
C1

E bλ (T) =

λ (e
5

C2
λT

- 1)

 C = 3,7418 x 10 -16 W.m 2

, siendo,  1
-2
 C 2 = 1,4388 x 10 mºK


en la que E bλ es la potencia emisiva...