radiación de calor
la energía irradiada por sólidos, líquidos y gases como resultado de su temperatura. Dicha energía radiante está en forma de ondas electromagnéticas y cubre todo el espectro electromagnético, extendiéndose desde la porción de onda de radio del espectro a través de las porciones infrarroja, visible, ultravioleta, de rayos x y de Rayos gamma. De la mayoría de los cuerpos calientes en la tierra esta energía radiante se encuentra en gran parte en la región infrarroja., Ver radiación electromagnética, radiación infrarroja
la radiación es uno de los tres métodos básicos de transferencia de calor, los otros dos métodos son la conducción y la convección. Véase conducción (calor), convección (calor), transferencia de calor
una placa caliente a 260°F (400 K) puede no mostrar brillo visible; pero una mano que se sostiene sobre ella detecta los rayos de calentamiento emitidos por la placa. Se requiere una temperatura de más de 1300°F (1000 K) para producir una cantidad perceptible de luz visible., A esta temperatura una placa caliente brilla de color rojo y la sensación de calor aumenta considerablemente, lo que demuestra que cuanto mayor es la temperatura de la placa caliente, mayor es la cantidad de energía irradiada. Parte de esta energía es radiación visible, y la cantidad de esta radiación visible aumenta con el aumento de la temperatura. Un horno de acero a 2800°F (1800 K) muestra un fuerte brillo Amarillo. Si un alambre de tungsteno (utilizado como filamento en lámparas incandescentes) se eleva por calentamiento por resistencia a una temperatura de 4600°F (2800 K), emite una luz blanca brillante., A medida que aumenta la temperatura de una sustancia, aparecen colores adicionales de la porción visible del espectro, siendo la secuencia primero roja, luego amarilla, verde, azul y finalmente violeta. La radiación violeta es de longitud de onda más corta que la radiación roja, y también es de mayor energía cuántica. Para producir una fuerte radiación violeta, se requiere una temperatura de casi 5000°F (3000 K). La radiación ultravioleta requiere temperaturas aún más altas. El sol emite considerable radiación ultravioleta; su temperatura es de aproximadamente 10,000 ° F (6000 K)., Tales temperaturas han sido producidas en la Tierra en gases ionizados por descargas eléctricas. La lámpara de vapor de mercurio y la lámpara fluorescente emiten grandes cantidades de radiación ultravioleta. Sin embargo, las temperaturas de hasta 36,000°F (20,000 K) siguen siendo demasiado bajas para producir rayos X o radiación gamma. Un gas mantenido a temperaturas superiores a 2 × 106 ° F (1 × 106 K), encontrado en experimentos de fusión nuclear, emite rayos X y rayos gamma. Véase fusión Nuclear, radiación ultravioleta
un cuerpo negro se define como un cuerpo que emite la cantidad máxima de radiación de calor., Aunque no existe un radiador de cuerpo negro perfecto en la naturaleza, es posible construir uno sobre el principio de la radiación de cavidad. Ver Blackbody
un radiador de cavidad generalmente se entiende como un recinto calentado con una pequeña abertura que algo de radiación para escapar o entrar. La radiación que escapa de tal cavidad tiene las mismas características que la radiación de cuerpo negro.,
La Ley de Kirchhoff correlaciona matemáticamente las propiedades de radiación de calor de los materiales en equilibrio térmico. A menudo se llama la segunda ley de la termodinámica para los sistemas radiantes. La Ley de Kirchhoff se puede expresar de la siguiente manera: la relación entre la emisividad de un radiador de calor y la absortividad del mismo radiador es una función de la frecuencia y la temperatura solamente. Esta función es la misma para todos los cuerpos, y es igual a la emisividad de un cuerpo negro. Una consecuencia de la Ley de Kirchhoff es el postulado de que un cuerpo negro tiene una emisividad que es mayor que la de cualquier otro cuerpo., Ver las leyes de Kirchhoff de los circuitos eléctricos
la Ley de radiación de Planck representa matemáticamente la distribución de energía de la radiación de calor de 1 cm2 de área de superficie de un cuerpo negro a cualquier temperatura. Formulado por Max Planck a principios del siglo XX, sentó las bases para el avance de la física moderna y el advenimiento de la teoría cuántica.,
la ecuación (1) es la expresión matemática de la Ley de radiación de Planck, donde Rλ es la energía total irradiada del cuerpo medida en vatios por centímetro cuadrado por unidad de longitud de onda, en la longitud de onda λ. La longitud de onda en esta fórmula se mide en micrómetros. La cantidad T es la temperatura en Kelvin, y e es la base de los logaritmos naturales. La ilustración presenta gráficos de la Ley de Planck para varias temperaturas y muestra sustancias que alcanzan estas temperaturas., Cabe señalar que estas sustancias no irradian como lo predijo la Ley de Planck, ya que no son cuerpos negros en sí mismos.
La Ley de Stefan-Boltzmann establece que la energía total irradiada de un cuerpo caliente aumenta con la cuarta potencia de la temperatura del cuerpo. Esta ley puede derivarse de la Ley de Planck por el proceso de integración y se expresa matemáticamente como Eq. (2), donde RT es la cantidad total de energía radiat
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