radiación termica

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1.1 RADIACIÓN TÉRMICA

La radiación térmica es energía emitida por la materia que se encuentra a una temperatura dada, se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas constitutivos y transportada por ondas electromagnéticas ofotones, por lo recibe el nombre de radiación electromagnética. La masa en reposo de un fotón (que significa luz) es idénticamente nula. Por lo tanto, atendiendo a relatividad especial, un fotón viaja a la velocidad de la luz y no se puede mantener en reposo. (La trayectoria descrita por un fotón se llama rayo). La radiación electromagnética es unas combis nación de campos eléctricos y magnéticososcilantes y perpendiculares entre sí, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

La radiación difiere con respecto a los otros dos mecanismos de transferencia de calor en que no requiere la presencia de un medio material para llevarse a efecto. De hecho, la transferencia de energía por radiación es la más rápida (a la velocidad de la luz) y no sufre atenuaciónen el vacío. Asimismo, la transferencia por radiación ocurre en los sólidos así como en los líquidos y los gases.
En la mayor parte de las aplicaciones prácticas los tres modos de transferencia de calor ocurren de manera simultánea en grados variables. Pero la transferencia a través de un espacio en el que se ha hecho el vacío sólo puede ocurrir por radiación.
El fundamento teórico de laradiación fue establecido en 1864 por el físico James Clerk Maxwell, quien postuló que las cargas aceleradas o las corrientes eléctricas cambiantes dan lugar a campos eléctricos y magnéticos. Estos campos que se mueven con rapidez se llaman ondas electromagnéticas o radiación electromagnética y representan la energía emitida por la materia como resultado de los cambios en las configuracioneselectrónicas de los átomos o moléculas. En 1887 Heinrich Hertz demostró en forma experimental su existencia. Las ondas electromagnéticas transportan energía del mismo modo que las otras ondas y viajan a la velocidad de la luz en el vacío, la cual es C0= 2.9979 m/s. Las ondas electromagnéticas se caracterizan por su frecuencia υ o su longitud de onda λ. Estas dos propiedades en un medio están relacionadaspor

En donde c es la velocidad de propagación de una onda en ese medio. La velocidad de propagación en un medio está relacionada con la velocidad de la luz en el vacío por C=C0/n, en donde n es el índice de refracción de ese medio y Co = 2.9979 m/s.
El índice de refracción es en esencia igual a la unidad para el aire y la mayor parte de los gases, alrededor de 1.5 para el vidrio y más o menos1.33 para el agua.
Ha probado ser útil concebir la radiación electromagnética como la propagación de una colección de paquetes discretos de energía llamados fotones o cuantos, como propuso Max Planck en 1900, en conjunción con su teoría cuántica. En esta concepción, cada fotón de frecuencia n se considera que tiene una energía de

En donde h 6.626069 J · s es la constante de PlanckAun cuando todas las ondas electromagnéticas tienen las mismas características generales, las ondas de distinta longitud difieren de manera significativa en su comportamiento. La radiación electromagnética que se encuentra en la práctica abarca una amplia gama de longitudes de onda, que varían desde menos de 1010 mm, para los rayos cósmicos, hasta más de 1010 mm, para las ondas de energía eléctrica.El espectro electromagnético también incluye los rayos gamma, los rayos X, la radiación ultravioleta, la luz visible, la radiación infrarroja, la radiación térmica, las microondas y las ondas de radio



El tipo de radiación electromagnética que resulta pertinente para la transferencia de calor es la radiación térmica emitida como resultado de las transiciones energéticas de las moléculas,...