TRANSFERENCIA DE CALOR



La radiación es una forma de energía que se transmite a través de ondas.
Un cuerpo irradia energía, y la única condición que debe cumplir para que haya radiación es que su temperatura supere el cero absoluto.
El espectro electromagnético abarca un rango muy amplio, desde ondas pequeñitas hasta ondas en verdad grandes. De lo que se conoce hasta el momento, las microondas son las ondas máspequeñitas.
Mientras que la microonda hace que las moléculas de agua ganen energía al chocar contra éstas, la radiación hace que los electrones de la superficie contra la que choca se exciten, llevándolos hacia estados energéticos más altos.
Las ondas más grandes son las de radio y televisión, y dentro de este gran campo están las ondas térmicas, que son precisamente las que interesan en elestudio de la transferencia de calor.
Asimismo, a la transferencia de calor se la asocia generalmente con las regiones visible, ultravioleta e infrarrojo del espectro electromagnético, aunque de éstos es el infrarrojo el que resalta de cierta manera.
El rango de longitudes de las regiones del espectro electromagnético son las siguientes:

Ultravioleta
Visible
Infrarrojo

200 nm
380 nm
760 nm5000 nm
Así, la región infrarroja del espectro electromagnético abarca longitudes de onda de 760 nm a 5000 nm aproximadamente. Esta región se ha clasificado a su vez en tres regiones que son:
Infrarrojo Cercano → Produce calor
Infrarrojo Medio
Infrarrojo Lejano
La radiación electromagnética de interés va aproximadamente de 200 nm a 1000 nm para algunos autores, 2000 nm para otros.
Laecuación que rige la transferencia de calor por radiación es la siguiente:


Siendo 1 el cuerpo de mayor temperatura y 2 el cuerpo de menor temperatura.
Donde:

Esta ecuación se obtiene a partir de la definición de poder emisivo total. El poder emisivo total de un cuerpo (E) corresponde a la cantidad de energía que un cuerpo, cuya temperatura está sobre el cero absoluto, puede emitir porradiación. Viene dado por la siguiente expresión:


Esta cantidad de energía está definida para un cuerpo negro, o cuerpo que absorbe y emite energía perfectamente, sin pérdidas. Sin embargo, realmente no existen cuerpos negros, excepto el platino y el bismuto metálicos que presentan un 99% de absorbancia y de emitancia. La mayoría de cuerpos son grises.
Cuerpo gris es aquel que no absorbe ni emiteenergía perfectamente de modo que el poder emisivo total presenta un factor de emisividad, que es una fracción de 1 precisamente para mostrar que este cuerpo no absorbe ni emite energía completamente.
Por lo tanto, para un cuerpo gris se tiene:


Para tener una idea de la cantidad de energía en forma de radiación que emite el cuerpo humano se va a realizar el siguiente cálculo, asumiendo que secomporta como un cuerpo negro. Considerando que la temperatura del cuerpo humano en su interior es de aproximadamente de 37, y que la temperatura del ambiente en este momento es 15, se tiene:






Observando este resultado se podría creer que la energía que emite el cuerpo humano es suficiente para encender cuatro focos de , lo que no es cierto ya que el poder emisivo está dado por en larespuesta obtenido. Por eso, para llegar al resultado correcto se debe considerar el área de transferencia.
Si se considera que el ecuatoriano promedio presenta una altura de , y una ancho de (para cumplir con la norma de 90, 60, 90), entonces el área de transferencia será aproximadamente:







Así, la energía del cuerpo humano sería suficiente para encender alrededor de veinte focos desi se comportara como un cuerpo negro. Pero esto no es posible ya que en realidad nos comportamos como un cuerpo gris, con uno de los factores de emisividad más bajos que existe.
El hecho de que el factor de emisividad del cuerpo humano sea uno de los más bajos que hay es bueno ya que así como somos malos emisores, también somos malos receptores, lo que permite la vida en temperaturas...