Ensayo radiación

Radiación

La transferencia de calor entre el objeto y la carcasa no podría haberse realizado por conducción o convección, ya que estos dos mecanismos no pueden desarrollarse en el vacío. Por tanto, la transferencia de calor debe haber tenido lugar a través de algún otro mecanismo, que implica la emisión de la energía interna del objeto. La radiación se diferencia de los otros dos mecanismos de transferencia de calor en que no tiene que estar presente ningún medio material para que sea eficaz. De hecho, la transferencia de energía a través de la radiación es más rápida y no se atenúa en el vacío.

La radiación también se transmite tanto en sólidos como en líquidos y gases. En la mayoría de las aplicaciones prácticas, los tres tipos de transferencia de calor ocurren simultáneamente en diversos grados. Sin embargo, la transmisión de vacío solo se puede realizar mediante radiación. Curiosamente, la transferencia de calor radiante puede ocurrir entre dos cuerpos separados por un ambiente más frío que los dos.

El fundamento teórico de la radiación fue establecido en 1864 por el físico James Clerk Maxwell. 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 configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas. En 1887 Heinrich Hertz demostró en forma experimental su existencia.

Se ha encontrado útil entender la radiación electromagnética como la propagación de una colección de paquetes de energía separados llamados fotones o cuánticos, como propuso Max Planck en 1900 junto con su teoría cuántica.

Radiación térmica

El espectro electromagnético también incluye rayos gamma, rayos X, rayos ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos, rayos térmicos, microondas y ondas de radio.

Los diferentes tipos de radiación electromagnética son generados por diferentes mecanismos. El tipo de radiación electromagnética relevante para la transferencia de calor es la radiación térmica, emitida como resultado de las transiciones energéticas de moléculas, átomos y electrones en una sustancia. La temperatura es una medida de la intensidad de estas actividades a nivel microscópico, y la tasa de emisión de radiación térmica aumenta al aumentar la temperatura.

Esto significa que todo lo que nos rodea, como las paredes, los muebles y nuestros amigos, emiten radiación constantemente.

Radiación de cuerpo negro

A una temperatura termodinámica por encima de cero, un cuerpo emite radiación en todas direcciones en un amplio rango de longitudes de onda. La cantidad de energía de radiación emitida desde una superficie, a una longitud de onda dada, depende del material del cuerpo y de la condición de su superficie, así como de la temperatura de esta última. A una temperatura y una longitud de onda específica, ninguna superficie puede emitir más energía que un cuerpo negro. Un cuerpo negro absorbe toda la radiación incidente, sin importar la longitud de onda ni la radiación.

Un cuerpo negro se define como un radiador y un absolvedor perfectos. Un cuerpo negro absorbe toda la radiación incidente, independientemente de la longitud de onda y la radiación. En otras palabras, un cuerpo negro es un emisor difuso, lo que significa que es "independiente de la dirección".

Incluso si el ojo vio un cuerpo negro como negro, hay una diferencia entre el cuerpo negro idealizado y una superficie negra común. Cualquier superficie que absorbe luz, el ojo la ve negra, y una superficie que la refleja por completo la ve blanca.

Intensidad de radiación

La radiación se emite desde todas las partes de una superficie plana en todas las direcciones hacia el hemisferio superior, y la distribución direccional de la radiación emitida (o incidente) generalmente no es uniforme. Por lo tanto, necesitamos una cantidad que describa la cantidad de radiación emitida (o incidente) en una determinada dirección en el espacio.

Si todas las superficies emitieran radiación uniformemente en todas las direcciones, la potencia de transmisión sería suficiente para cuantificar la radiación y no sería necesario procesar su intensidad. Sin embargo, este no es el caso de las superficies reales.

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