transferencia de calor por radiacion

Transferencia de calor - IWM230
Transmisión de calor por Radiación


Resumen:
El objetivo principal de esta experiencia es observar experimentalmente como se transmite radiación a través de las placas utilizadas (negra y pulida), para observar y comparar su comportamiento y reflectividad. Esta medición de la radiación será realizada en función de la distancia al “cubo de radiacióntérmica”, el que se encuentra a una temperatura constante de 80 °C. Luego de realizar dicha experiencia se procedió a identificar en que zona del espectro electromagnético emiten radiación ambos cubos y realizar gráficos para tener una información más resumida y analítica para este fenómeno.
Introducción:
Todos los cuerpos del espacio emiten energía continuamente debido a la radiación electromagnética,sin embargo esta emisión de energía depende tanto de la naturaleza y condición de la superficie como de la temperatura. Esta emisión además, en cuerpos fríos puede ser despreciable respecto a la transferencia de calor por conducción o convección. Pero los procesos térmicos a altas temperaturas usualmente involucran una fracción significativa de radiación.
Antes de empezar la experiencia hay quesaber ¿Qué es la radiación térmica? Esta corresponde a la transferencia de calor mediante ondas electromagnéticas, presentando así las mismas propiedades ondulatorias que tienen la luz u ondas de radio. Además, cada quantum de energía térmica posee una longitud de onda y una frecuencia asociada a él.
En esta experiencia se utilizará una placa negra, por lo que hay que profundizar y saber acerca delos cuerpos negros. Este es un cuerpo que absorbe y emite toda la energía que recibe y no refleja nada, y es el modelo teórico para un radiador térmico perfecto. La ley de Stefan-Boltzmann establece que un cuerpo negro emite una potencia superficial integrada sobre todo el espectro electromagnético, dada por , donde corresponde a la constante de Stefan-Boltzmann () y T, a la temperaturasuperficial del cuerpo en . Para una superficie real, esta emisión está dada por , donde corresponde a la emisividad de la superficie. La emisividad es una propiedad adimensional, que corresponde a la razón entre la emisión de una superficie real y un cuerpo negro a la misma temperatura, y su valor se encuentra entre 0 y 1, donde corresponde a un cuerpo negro.
Para esta experiencia además hay quesaber las Leyes de Lambert, es decir, “la Ley de la distancia” que señala que si un punto emite radiación con una intensidad EH, la intensidad EM detectada por un receptor ubicado a una distancia L es inversamente proporcional al cuadrado de esa distancia L, esto es, . Y la “Ley del coseno” que dice que en general, la intensidad de radiación emitida por una superficie es difusa, es decir, tiene lamisma magnitud en todas direcciones. No obstante, la intensidad recibida por un receptor situado a un ángulo respecto a la normal de la superficie emisora, es proporcional al coseno de dicho ángulo .
Procedimiento experimental:
En el laboratorio se dispone de dos cubos emisores. El primero, al ser calentado a una cierta temperatura, emite radiación térmica a través de una placa metálicaatornillada al cubo, cuya superficie es negra por un lado y pulido por el otro. El otro cubo emite luz, cuya intensidad puede ser regulada. La emisión de ambos cubos puede ser captada con un radiómetro y con un luxómetro, respectivamente. EL aparato experimental utilizado es denominado “WL 362 Gunt Hamburg”, el cual consiste en un equipo que incluye un emisor de cuerpo negro para el estudio de la radiacióntérmica, una fuente de luz con luxómetro para medir la iluminancia y unas placas de absorción con termopares para estudiar las leyes de Kirchhoff. Además la intensidad de radiación y la intensidad luminosa son ajustables.
Resultados:
Para la primera parte de la experiencia, se mide la radiación tanto para la placa negra como para la placa pulida con una inclinación de 45 °. Estos valores...