Transferencia de Calor por Radiación: Estudio de Mecanismos, Esquemas y mapas conceptuales de Calor y Transferencia de Masa

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TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACIÓN

FLORES BUENDIA MIRIAM ALEJANDRA

JUAREZ MARTINEZ ILCE VALERIA

LOPEZ HERNANDEZ FRANCISCO DANIEL

TREJO CRUZ SPENCER AHMED

EQUIPO 5

RESUMEN

Lo que conocemos como calor es la transferencia de energía entre los cuerpos.

Esto solo ocurre cuando hay una diferencia de temperatura, es decir, cuando un

cuerpo es más caliente le transfiere energía en forma de calor a otro cuerpo más

frío.

La transferencia de calor es la forma en que el calor pasa de un lugar a otro. El

calor puede transferirse por tres mecanismos: conducción, convección y radiación.

Con fines de este proyecto abordaremos este último.

La transferencia de calor por radiación ocurre cuando no existe contacto entre los

objetos. Esto se debe a las ondas electromagnéticas, como los rayos ultravioletas,

los infrarrojos y las microondas. Por ejemplo, no necesitamos tocar la llama de una

vela para sentir el calor que de ella proviene.

Palabras clave: nivel energético, ondas, frecuencia.

Abstract

What we know as heat is the transfer of energy between bodies. This only occurs

when there is a temperature difference, i.e., when one body is hotter it transfers

energy in the form of heat to another, cooler body.

Heat transfer is the way in which heat passes from one place to another. Heat can

be transferred by three mechanisms: conduction, convection and radiation. For the

purposes of this project we will address the latter.

Heat transfer by radiation occurs when there is no contact between objects. This is

due to electromagnetic waves, such as ultraviolet, infrared and microwaves. For

example, we do not need to touch a candle flame to feel the heat coming from it.

Key words: energy level, waves, frequency.

DESARROLLO

TRANSFERENCIA DE CALOR

“En la transmisión del calor por radiación un cuerpo cede parte de su energía

interna a través de la emisión de ondas electromagnéticas (que viajan a la

velocidad de la luz y no necesitan de un medio material para su propagación). Al

absorberse estas ondas electromagnéticas por otros sólidos, su energía pasa de

nuevo a un movimiento térmico de las moléculas y, por tanto, a un aumento de

temperatura.” (Agustín Martín, 2011)

Así, el proceso de intercambio de energía por radiación es un proceso de

absorción y emisión posterior de energía en forma de fotones por parte de los

átomos y moléculas de una sustancia.

CONDUCCIÓN

“En los sólidos, la única forma de transferencia de calores la conducción. Si se

calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su

temperatura, el calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción” (Trejo

Arvayo, 1991)

EL ESPECTRO DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA.

La radiación electromagnética consiste en una perturbación armónica de los

campos eléctrico y magnético que se propaga por el espacio La radiación

electromagnética se caracteriza bien por su longitud de onda λ, bien por su

frecuencia de oscilación ν, relacionadas ambas por la expresión ν = c/λ. Todos los

tipos de radiación electromagnética no son en el fondo más que ondas

electromagnéticas de distintas longitudes de onda. Así, la diferencia fundamental

entre los rayos γ, los rayos X, la radiación ultravioleta, la radiación visible, la

radiación infrarroja, la radiación de microondas o las radiofrecuencias no está en

su naturaleza, sino en sus distintas energías. Los diferentes rangos

correspondientes a los distintos tipos de radiación electromagnética se muestran

en el espectro de la radiación electromagnética:

Cuando un cuerpo se calienta, emite radiación electromagnética de una longitud

de onda λ que se encuentra típicamente comprendida en el rango de longitudes de

onda de 0,1 a 100μm, a la que se denomina radiación térmica. Lo que

denominamos radiación visible es una porción muy estrecha del espectro y de la

radiación térmica, que se extiende aproximadamente desde 0,35μm hasta 0,75μm.

Antes de calentarse el cuerpo también emitía radiación electromagnética, pero de

longitudes de onda mayores (menor energía) y estaba en equilibrio térmico con el

medio, esto es, emitía lo mismo que absorbía. A la distribución de energía emitida

en función de la longitud de onda o frecuencia de la radiación se le denomina

espectro de la radiación. La mayor parte de los sólidos y los líquidos tienen un

espectro continuo de radiación, es decir, emiten energía en todas las longitudes de

onda desde cero a ∞, aunque la intensidad con que lo hacen depende fuertemente

de la región del espectro en la que se observa la radiación emitida.

Por el contrario, en el caso de gases y vapores, o en el caso de muchos metales

con la superficie pulida, se tiene un espectro de emisión selectivo. Sólo se produce

emisión a unas determinadas longitudes de onda. En general, esta energía emitida

se debe a transiciones entre los estados electrónicos, vibracionales o rotacionales

de los átomos o moléculas.

RADIACIÓN DE CUERPO NEGRO

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. Por lo tanto, cuerpos diferentes pueden

emitir cantidades diferentes de radiación por unidad de área de superficie, incluso

cuando se encuentran a la misma temperatura.

La energía de radiación emitida por un cuerpo negro por unidad de tiempo y por

unidad de área superficial fue determinada de manera experimental por Joseph

Stefan, en 1879, y la expresó como:

Eb

T

= σ T

4

( W / m

2

α + ρ = 1

CONCLUSIÓN

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Agustín Martín, D. (2011). Apuntes de Transmisión de Calor. Madrid, España: Creative Commons.

Holman, J. P. (1999). TRANSFERENCIA DE CALOR. México D.F.: COMPAÑÍA EDITORIAL

CONTINENTAL. Obtenido de

https://fenomenosdetransporte.files.wordpress.com/2008/10/transferencia-de-calor-

holman.pdf

Incropera, F. P., & De Witt, D. P. (1999). Fundamentos de Tranferencia del Calor. México D.F.:

PEARSON.

Jímenez Carballo, C. A. (2020). TRANSFERENCIA DE CALOR. Costa Rica: TEC.

Trejo Arvayo, M. E. (1991). TRANSMISIÓN DE CALOR POR CONDUCCIÓN. México, D.F.