Radiacion
Páginas: 5 (1042 palabras)
Publicado: 4 de agosto de 2010
3. RADIACION.
En contraste con los mecanismos de conducción y conveccion, donde la transferencia de calor se realiza a través de un medio, la energía también puede ser transferida a través de regiones donde existe un vació perfecto, llamándose este fenómeno el de la radiación térmica.
Aunque la naturaleza de este fenómeno es similar al de la luz, no se ha podido determinar con certeza sucomportamiento. Inicialmente Planck dedujo que la energía se transporta en el vacío por medio de pequeños paquetes de energía emitidos periódicamente llamados fotones. Esta teoría la refuto Maxwell quien dijo que la radiación era similar al fenómeno de las ondas electromagnéticas, vibrando en una frecuencia especial. Debido a que el comportamiento de la luz y el calor reñían con algunas leyesdel magnetismo. Einstein dedujo que la energía se transmitida por medio de cuantos, pequeños paquetes de energía que tenían un comportamiento similar a las ondas electromagnéticas. Siendo esta la unión de las dos teorías anteriores, pero con una gran cantidad de leyes de este hombre, no ha podido ser demostrada hasta el momento.
La radiación térmica es el resultado únicamente de latemperatura de la superficie de un cuerpo, y dependiendo de esta, tiene una longitud de onda entre 0..35 y 0.75 micras, a diferencia de las ondas electromagnéticas que están entre 0.1 y 100 micras; se puede ver que hay una región común entre la radiación térmica y la luz, es por esto que cuando algunos cuerpos alcanzan grandes temperaturas adquieren distintos tipos de colores, por ejemplo: las parrillasde los fogones, la fundición de metales, la llama, etc.
Todo cuerpo no transparente que este a una temperatura por encima del cero absoluto (0°R o 0°K) emite radiación térmica.
En conclusión la transferencia de calor dentro de un sólido se realiza por medio el mecanismo de conducción; en la interfase fluido / sólido, la transferencia de calor opera por conveccion. La radiación térmica es unmecanismo de transferencia de calor de carácter electromagnético, que se transmite en el vacío y en algunos fluidos (principalmente en los gases), la cual es emitida en virtud de la temperatura que tengan los cuerpos.
Este es un proceso altamente importante desde el punto de vista físico y de gran significado en muchos procesos industriales de secado, de calentamiento y enfriamiento, así comoen métodos de conversión de energía por combustión y en especial el de energía solar.
1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y LEYES.
1. Ley de Stefan-Boltzman.
Utilizando consideraciones termodinámicas se puede demostrar que la potencia de emisión por radiación esta dada por:
[pic] (1)
Eb: energia radiada por unidad de tiempo y area. = W / m2.
(: constante de Stefan-Boltzman = 5.67 W/ m2 °K4.
T: temperatura absoluta del cuerpo = °K.
Los cuerpos reales son grises, es decir, emiten menos energia que un cuerpo negro a la misma temperatura, lo que se cuantifica por medio del coeficiente de emisividad ((), esto es:
[pic] (2)
siempre ( < 1; puesto que ( = E / Eb.
Se presenta lo que se denomina medio transparente y medio opaco; medio opaco es el que no permite el pasode la radiación termica (superficies solidas), mientras que el transparente es el que si permite (vacio, algunos gases).
2. Absorsividad, Transmisividad y Reflectividad.
Si un rayo I de radiación termica incide sobre una superficie en la figura 3.1 se puede ver que parte de ese rayo se absorve (I(), otra parte se refleja (I() y otra se transmite (I()
Por lo que se puede escribir:
I= I( + I( + I( (3)
Donde: ( = absorsividad
( = reflexividad
( = transmisividad.
Nota: (, (, (, siempre son menores que la unidad si se trata de un sólido, el cual no transmite, se obtiene:
I = I( + I( o´
1 = ( + ( (4)
Que es uno de los casos mas utilizados en ingeniería.
Debido a que la radiación termica tiene propiedades...
En contraste con los mecanismos de conducción y conveccion, donde la transferencia de calor se realiza a través de un medio, la energía también puede ser transferida a través de regiones donde existe un vació perfecto, llamándose este fenómeno el de la radiación térmica.
Aunque la naturaleza de este fenómeno es similar al de la luz, no se ha podido determinar con certeza sucomportamiento. Inicialmente Planck dedujo que la energía se transporta en el vacío por medio de pequeños paquetes de energía emitidos periódicamente llamados fotones. Esta teoría la refuto Maxwell quien dijo que la radiación era similar al fenómeno de las ondas electromagnéticas, vibrando en una frecuencia especial. Debido a que el comportamiento de la luz y el calor reñían con algunas leyesdel magnetismo. Einstein dedujo que la energía se transmitida por medio de cuantos, pequeños paquetes de energía que tenían un comportamiento similar a las ondas electromagnéticas. Siendo esta la unión de las dos teorías anteriores, pero con una gran cantidad de leyes de este hombre, no ha podido ser demostrada hasta el momento.
La radiación térmica es el resultado únicamente de latemperatura de la superficie de un cuerpo, y dependiendo de esta, tiene una longitud de onda entre 0..35 y 0.75 micras, a diferencia de las ondas electromagnéticas que están entre 0.1 y 100 micras; se puede ver que hay una región común entre la radiación térmica y la luz, es por esto que cuando algunos cuerpos alcanzan grandes temperaturas adquieren distintos tipos de colores, por ejemplo: las parrillasde los fogones, la fundición de metales, la llama, etc.
Todo cuerpo no transparente que este a una temperatura por encima del cero absoluto (0°R o 0°K) emite radiación térmica.
En conclusión la transferencia de calor dentro de un sólido se realiza por medio el mecanismo de conducción; en la interfase fluido / sólido, la transferencia de calor opera por conveccion. La radiación térmica es unmecanismo de transferencia de calor de carácter electromagnético, que se transmite en el vacío y en algunos fluidos (principalmente en los gases), la cual es emitida en virtud de la temperatura que tengan los cuerpos.
Este es un proceso altamente importante desde el punto de vista físico y de gran significado en muchos procesos industriales de secado, de calentamiento y enfriamiento, así comoen métodos de conversión de energía por combustión y en especial el de energía solar.
1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES Y LEYES.
1. Ley de Stefan-Boltzman.
Utilizando consideraciones termodinámicas se puede demostrar que la potencia de emisión por radiación esta dada por:
[pic] (1)
Eb: energia radiada por unidad de tiempo y area. = W / m2.
(: constante de Stefan-Boltzman = 5.67 W/ m2 °K4.
T: temperatura absoluta del cuerpo = °K.
Los cuerpos reales son grises, es decir, emiten menos energia que un cuerpo negro a la misma temperatura, lo que se cuantifica por medio del coeficiente de emisividad ((), esto es:
[pic] (2)
siempre ( < 1; puesto que ( = E / Eb.
Se presenta lo que se denomina medio transparente y medio opaco; medio opaco es el que no permite el pasode la radiación termica (superficies solidas), mientras que el transparente es el que si permite (vacio, algunos gases).
2. Absorsividad, Transmisividad y Reflectividad.
Si un rayo I de radiación termica incide sobre una superficie en la figura 3.1 se puede ver que parte de ese rayo se absorve (I(), otra parte se refleja (I() y otra se transmite (I()
Por lo que se puede escribir:
I= I( + I( + I( (3)
Donde: ( = absorsividad
( = reflexividad
( = transmisividad.
Nota: (, (, (, siempre son menores que la unidad si se trata de un sólido, el cual no transmite, se obtiene:
I = I( + I( o´
1 = ( + ( (4)
Que es uno de los casos mas utilizados en ingeniería.
Debido a que la radiación termica tiene propiedades...
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