Clase #6 Fundamentos de La Radiación Térmica

8/16/2019 Clase #6 Fundamentos de La Radiación Térmica

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undamentos de la radiación

térmica


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Objetivos

• Clasificar a la radiación electromagnética,e identificar la radiación térmica

• Comprender el cuerpo negro idealizado,y calcular la potencia emisiva de cuerpo

negro de forma total

• Comprender el concepto de intensidad dela radiación

• Desarrollar un claro entendimiento de las

propiedades de emisividad,

• Apreciar la importancia de efecto

invernadero


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INTRODUCCION La radiación difiere de conducción yconvección en que no requiere la presencia

de un medio material para producirse

Transferencia de radiación se produce ensólidos, líquidos y gases.

El objeto caliente en lacámara de vacío con eltiempo se enfría y alcanza elequilibrio térmico con su

entorno mediante unmecanismo de transferenciade calor: radiación.


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Las cambiantes corrientes eléctricas dan lugar acampos eléctricos y magnéticos.

Estos campos de movimiento rápido se llaman ondaselectromagnéticas o radiación electromagnética

representan la energía emitida por la materia comoresultado de los cambios en las configuracioneselectrónicas de los átomos o moléculas.


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• Las ondas electromagnéticas transportan

energía al igual que otras ondas y que secaracterizan por su frecuencia y sulongitud de onda

• Estas dos propiedades en un medio estánrelacionados por

c, la velocidad de propagación de una onda en ese medio


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RADIACION TERMICA• El tipo de radiación electromagnética que es pertinente a

la transferencia de calor es la radiación térmica emitidacomo resultado de las transiciones energéticas de lasmoléculas, átomos y electrones de una sustancia.

• La radiación térmica se emite de forma continua por

toda la materia, cuya temperatura está por encima delcero absoluto.


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El espectro de ondas electromagnéticas


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•Luz es simplemente la porción visible del espectro

electromagnético que se encuentra entre 0,40 y 0,76 µm.

•Un cuerpo que emite parte de la radiación en el rango

visible se llama una fuente de luz.

•El sol es nuestra fuente primaria de luz.

•La radiación electromagnética emitida por el sol que seconoce como la radiación solar, y casi toda ella cae en labanda de longitud de onda 0,3-3 µ m.

•Casi la mitad de la radiación solar es luz (es decir, que

cae en el rango visible), con el restante es radiación

ultravioleta e infrarroja.


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• La radiación emitida por los cuerpos a temperaturaambiente cae en el infrarrojo región del espectro, quese extiende desde 0,76 hasta 100 µ m.

•La radiación ultravioleta incluye el extremo de bajalongitud de onda del espectro de radiación térmica y se

encuentra entre las longitudes de onda de 0,01 y 0,40 µ m.

•Los rayos ultravioleta deben ser evitados ya que puedenmatar los microorganismos y causar graves daños a los

seres humanos y otros seres vivos.

•Alrededor del 12 por ciento de la radiación solar está en el

rango ultravioleta. La capa de ozono en la atmósfera actúa

como un escudo protector y absorbe la mayor parte de

esta radiación ultravioleta.


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• En estudios de transferencia de calor, estamos

interesados en la energía emitida por los cuerpos debidosólo a su temperatura. Por lo tanto, limitamos nuestraconsideración a la radiación térmica.

• Los electrones, átomos y moléculas de todos los sólidos,líquidos y gases por encima de cero absoluto de

temperatura están constantemente en movimiento, y por

lo tanto la radiación es constantemente emitida, ademásde ser absorbidos o se transmiten a través de todo elvolumen de la materia.

• Es decir, la radiación es una fenómeno volumétrico.


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RADIACIÓN DE CUERPO NEGRO

• Definición:

Es un cuerpo idealizado que sirve como un estándar contra

el cual comparar la radiación de superficies reales• Características:

• Un cuerpo negro emite el máximo cantidad de radiación

por una superficie a una temperatura dada.• Un cuerpo negro es un emisor perfecto y absorbedor

perfecto de la radiación.

• Un cuerpo negro absorbe toda radiación incidente,independientemente de la longitud de onda y dirección.


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PROPIEDADES RADIATIVAS

• La mayoría de los materiales encontrados en la

práctica, tales como metales, madera y ladrillos,

son opacos a la radiación térmica, y la radiaciónse considera que es un fenómeno de superficie

de tales materiales

• Radiación a través de materiales

semitransparentes como el vidrio y el agua no

puede ser considerado como un fenómeno desuperficie ya que todo el volumen del material

interactúa con la radiación


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Emisividad• Emisividad: La proporción de la radiación emitida por la

superficie a una temperatura dada a la radiación emitidapor un cuerpo negro a la misma temperatura. .

• La emisividad es una medida de cómo de cerca de una

superficie se aproxima a un cuerpo negro (ε = 1).

• La emisividad de una superficie real de varía con la

temperatura de la superficie, así como la longitud deonda y la dirección de la radiación emitida


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• Una superficie se dice que es difusa si sus

propiedades son independientes de ladirección,

• gris si sus propiedades sonindependientes de la longitud de onda.

• Las aproximaciones grises y difusas amenudo se utilizan en los cálculos deradiación


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Efecto invernadero• El vidrio tiene una ventana transparente

en el rango de longitud de onda de 0.3 µm< λ < 3 µm en el que se emite más del90% de la radiación solar.

• Toda la radiación emitida por lassuperficies a temperatura ambiente cae enla región infrarroja (λ > 3 µm).


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• Vidrio permite que la radiación solar para

entrar pero no permite la radiacióninfrarroja de las superficies interioresescape. Esto provoca un aumento de latemperatura interior, como resultado de laacumulación de energía en el coche


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• Este efecto de calentamiento, que es

debido a la característica no gris del vidrio(o de los plásticos transparentes), seconoce como el efecto invernadero.

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