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Radiación Térmica
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La energía térmica de un cuerpo se almacena en forma de oscilaciones de los átomos en este. Al tener los átomos cargas eléctricas el movimiento de estos funciona como una antena emitiendo energía en forma de ondas electromagnéticas. De esta forma los cuerpos emiten calor aun que no estén en contacto con un medio externo.
ID:(314, 0)
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Ecuaciones
$\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }= \epsilon \sigma S T ^4$
dQ / dt = e * s * S * T ^4
$ q = \epsilon \sigma ( T_c ^4- T_e ^4)$
q = e * s *( T_c ^4- T_e ^4)
ID:(15331, 0)
Radiación
Descripción
Partículas cargadas que oscilan desplazan consigo su campo eléctrico circundante, generando así oscilaciones electromagnéticas. En nuestro mundo, estas oscilaciones son conocidas como radiación y, dependiendo de su frecuencia o longitud de onda, pueden manifestarse como calor, luz o ondas de radio.
Para la partícula en cuestión, la emisión de radiación representa una pérdida de energía, lo que equivale a una pérdida de calor. Del mismo modo, cuando la partícula absorbe radiación del campo electromagnético circundante, su energía aumenta y, como resultado, aumenta su temperatura.
ID:(204, 0)
Ley de Stefan Boltzmann
Ecuación
Si un cuerpo tiene temperatura (energía), sus átomos se mueven (desplazan, oscilan). Si con ello desplazan cargas, generan campos eléctricos, lo que corresponde a la emisión de radiación.
La radiación emitida está directamente relacionada con la temperatura absoluta a la cuarta potencia:
| $\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }= \epsilon \sigma S T ^4$ |
donde $S$ es la superficie que irradia, $\sigma$ es la constante de Stefan-Boltzmann ($4,87E- 8 kcal/h m^2K^4$ o $5,67E- 8 J/s m^2K^4$).
$\epsilon$ es el grado de emisividad y $T$ es la temperatura absoluta.
El grado de emisividad es un factor que depende del estado de la superficie, su rugosidad, y puede variar entre 0 y 1, siendo habitualmente un valor comprendido entre 0.6 y 0.9.
ID:(3198, 0)
Balance radiativo
Ecuación
No solo nosotros emitimos radiación, sino que también el entorno que nos rodea lo hace. Esto implica que también recibimos radiación, lo que significa que el medio exterior también contribuye a nuestro calentamiento. Ambos entornos emiten radiación de acuerdo con la ley de Stefan-Boltzmann:
| $\displaystyle\frac{ dQ }{ dt }= \epsilon \sigma S T ^4$ |
Por lo tanto, el balance total se calcula como la diferencia entre lo que recibimos y lo que emitimos. Si el signo es negativo, estamos perdiendo calor; si es positivo, estamos ganando calor. Si la temperatura del entorno es $T_e$ y la del cuerpo es $T_c$, el balance será el siguiente:
Por lo tanto, si las temperaturas del cuerpo y del entorno son iguales, no existe una radiación neta, es decir, lo que emitimos se compensa con lo que captamos.
| $ q = \epsilon \sigma ( T_c ^4- T_e ^4)$ |
ID:(3199, 0)
Como funciona un radiador
Imagen
Los radiadores se calientan mediante agua que es calentada en una caldera central y circulada a través del sistema de calefacción. El agua calienta el metal de los radiadores, que a su vez calienta el aire circundante mediante convección, generando así calor en la habitación. También emiten radiación infrarroja, que puede capturarse fotográficamente, como se muestra en la siguiente imagen:
Transferencia de calor
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Video
Video: Radiación Térmica