la transferencia de calor a través de la radiación tiene lugar en forma de ondas electromagnéticas principalmente en la región infrarroja. La radiación emitida por un cuerpo es una consecuencia de la agitación térmica de sus moléculas que la componen. La transferencia de calor por radiación puede describirse por referencia al «cuerpo negro».
El Cuerpo Negro
El cuerpo negro se define como un cuerpo que absorbe toda la radiación que cae sobre su superficie. Los cuerpos negros reales no existen en la naturaleza, aunque sus características se aproximan por un agujero en una caja llena de material altamente absorbente., El espectro de emisión de tal cuerpo negro fue descrito por primera vez por Max Planck.
un cuerpo negro es un cuerpo hipotético que absorbe completamente todas las longitudes de onda de la radiación térmica incidente en él. Tales cuerpos no reflejan la luz, y por lo tanto aparecen negros si sus temperaturas son lo suficientemente bajas como para no ser auto-luminosos. Todos los cuerpos negros calentados a una temperatura dada emiten radiación térmica.,
la energía de radiación por unidad de tiempo de un cuerpo negro es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta y se puede expresar con la Ley de Stefan-Boltzmann como
la constante de Stefan-Boltzmann en unidades imperiales
σ = 5.6703 10-8 (W/m2K4)
= 1.714 10-9 ( BTU/(h ft2 OR4) )
= 1.,19 10-11 ( BTU/(h in2 oR4) )
- radiación de calor de un cuerpo negro – entorno cero absoluto (pdf)
Ejemplo – radiación de calor de la superficie del sol
si la temperatura de la superficie del sol es 5800 K y si asumimos que el sol puede considerarse como un cuerpo negro, la energía de radiación por unidad de área se puede expresar modificando (1) A
q / a = σ T4
= (5.6703 10-8 w/m2k4) (5800 K)4
= 6.,42 107 (W/m2)
cuerpos grises y coeficientes de emisividad
para objetos que no sean cuerpos negros ideales (‘cuerpos grises’) la Ley de Stefan-Boltzmann se puede expresar como
q = ε σ T4 A (2)
donde
ε = coeficiente de emisividad del objeto (uno – 1 – para un cuerpo negro)
para el cuerpo gris la radiación incidente (también llamada irradiación) es parcialmente reflejada, absorbida o transmitida.,
El coeficiente de emisividad está en el rango 0 < ε < 1, dependiendo del tipo de material y la temperatura de la superficie.
- Hierro oxidado en el 390 de (199 oC) > ε = 0.64
- de Cobre pulido a 100 (38 oC) > ε = 0.,03
- coeficientes de emisividad para algunos materiales comunes
tasa neta de pérdida de radiación
Si un objeto caliente está irradiando energía a su entorno más frío, la tasa neta de pérdida de calor por radiación se puede expresar como
- constantes de radiación para algunos materiales de construcción comunes
la pérdida de calor desde una superficie calentada a un entorno sin calefacción con temperaturas radiantes medias se indican en la tabla a continuación.,
Descargar e imprimir la tabla de transferencia de calor por radiación
Calculadora de transferencia de calor por radiación
Esta calculadora se basa en la ecuación (3) y se puede usar para calcular la radiación de calor de un objeto cálido a un entorno más frío.
tenga en cuenta que las temperaturas de entrada están en grados Celsius.
ε – coeficiente de emisividad
th-objeto temperatura caliente (oC)
tc-entorno temperatura fría (oC)
Ac – área del objeto (m2)
¡Calculadora de carga!,
Ley del coseno de Lambert
la emisión de calor de una superficie en un ángulo β Se puede expresar con la ley del coseno de Lambert como