Propiedades de radiación, Propiedades

La conducción y la convección son los procesos de transferencia de calor que requieren la presencia de un medio. Transferencia de calor de radiación es característicamente diferente de los otros dos en que no requiere un medio y, de hecho, que alcanza la máxima eficiencia en el vacío. La radiación electromagnética tiene algunas características propias en función de la frecuencia y longitudes de onda de la radiación. El fenómeno de la radiación todavía no es completamente entendido. Dos teorías se han utilizado para explicar la radiación, sin embargo ninguno de ellos es perfectamente satisfactorio.

En primer lugar, la teoría anterior que se originó en el concepto de un medio hipotético se refiere como éter. Ether supuestamente llena todos los espacios de vacío evacuados o no. La transmisión de la luz o del calor radiante se permite la propagación de las ondas electromagnéticas en el éter. Las ondas electromagnéticas tienen características similares a las ondas de televisión y radio que sólo difieren en la longitud de onda. Todas las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad, por lo tanto, longitudes de onda más cortas están asociados con altas frecuencias. Puesto que cada cuerpo o fluido se sumerge en el éter, debido a la vibración de las moléculas, cualquier organismo o fluido potencialmente pueden iniciar una onda electromagnética. Todos los órganos de generar y recibir ondas electromagnéticas a expensas de su energía almacenada La segunda teoría de la radiación es más conocido como la teoría cuántica y se ofreció por primera vez por Max Planck en 1900. De acuerdo con esta teoría, la energía emitida por un radiador no es continua, sino que está en la forma de los cuantos. Planck afirmado que las cantidades tenían diferentes tamaños y frecuencias de vibración similar a la teoría ondulatoria. La energía E se encuentra por la expresión E = h?, Donde h es la constante de Plank y? es la frecuencia. Las frecuencias más altas se originan por las altas temperaturas y crean un aumento de la energía en la cuántica. La propagación de las ondas electromagnéticas de todas las longitudes de onda se refiere a menudo como "radiación" radiación térmica está restringido a las regiones visible e infrarroja. Sin embargo, la radiación término se refiere sólo a la radiación térmica. Para los propósitos de ingeniería, se puede afirmar que la radiación térmica es una forma de radiación electromagnética que varía en la naturaleza de una superficie y su temperatura. Ondas de radiación puede viajar en patrones inusuales en comparación con el flujo de calor por conducción. La radiación permite que las ondas viajen de un cuerpo caliente a través de un medio no absorbente o absorber parcialmente frío y llegar a un cuerpo más caliente de nuevo. Este es el caso de las ondas de radiación que viajan desde el Sol a la Tierra.

Propiedades

Emisividad

La emisividad de una superficie dada es la medida de su capacidad de emitir energía de radiación en comparación con un cuerpo negro a la misma temperatura. La emisividad de una superficie varía entre cero y uno. Esta es una propiedad que mide la cantidad de una superficie se comporta como un cuerpo negro. La emisividad de una superficie real, varía como una función de la temperatura de la superficie, la longitud de onda, y la dirección de la radiación emitida. La emisividad fundamental de una superficie a una temperatura dada es la emisividad espectral direccional, que se define como la relación de la intensidad de la radiación emitida por la superficie en una longitud de onda especificada y la dirección a la emitida por un cuerpo negro en las mismas condiciones. La emisividad direccional total se define de la misma manera mediante el uso de las intensidades totales integradas sobre todas las longitudes de onda. En la práctica, un método más conveniente es utilizada, propiedades hemisféricas. Estas propiedades se espectral y direccional promedio. La emisividad de una superficie en una longitud de onda especificada puede variar según los cambios de temperatura desde la distribución espectral de la radiación emitida cambios con la temperatura. Por último, la emisividad hemisférica total se define en términos de la energía de la radiación emitida sobre todas las longitudes de onda en todas las direcciones. La radiación es un fenómeno complejo, la fiabilidad de sus propiedades en la longitud de onda y la dirección hace que sea aún más complicado. Por lo tanto, los métodos de aproximación gris y difusa se utilizan comúnmente para realizar cálculos de radiación. Una superficie gris se caracteriza por tener propiedades independientes de la longitud de onda, y una superficie difusa tiene propiedades independientes de la dirección.

Absorbencia, la reflectividad y transmisividad

Si la cantidad de energía de radiación absorbida, reflejada y transmitida cuando golpea a la radiación de una superficie se mide en porcentaje de la energía total en las ondas electromagnéticas incidentes. La energía total se puede dividir en tres grupos, se les llama absortividad, reflectividad y transmisividad.

 a ? T = 1

  • La absorción es la fracción de la irradiación absorbida por una superficie.
  • La reflectividad es la fracción reflejada por la superficie.
  • La transmisividad es la fracción transmitida por la superficie.

Un cuerpo se considera transparente si puede transmitir algunas de las ondas de radiación que cae sobre su superficie. Si no se transmiten las ondas electromagnéticas a través de la sustancia que se llama por lo tanto, opaco. Cuando las ondas de radiación golpean la superficie de un cuerpo opaco, algunas de las ondas se reflejan de vuelta, mientras que las otras ondas son absorbidas por una capa delgada del material cerca de la superficie. Para los propósitos de ingeniería de todos los materiales son lo suficientemente gruesas que puedan ser considerados opaca a la reducción de la ecuación 1:

 a ? = 1

La reflectividad se desvía de las otras propiedades en que es bidireccional en la naturaleza. En otras palabras, esta propiedad depende de la dirección del incidente de la radiación, así como la dirección de la reflexión. Por lo tanto, los rayos reflejados de un espectro de radiación incidente sobre una superficie real en una dirección especificada constituye una forma irregular que no es fácilmente predecible. En la práctica, las superficies se asumen para reflejar de una manera perfectamente especular o difuso. En una reflexión especular, los ángulos de reflexión e incidencia son iguales. En la reflexión difusa, la radiación se refleja por igual en todas las direcciones. La reflexión de las superficies lisas y pulido puede suponerse que es la reflexión especular, mientras que la reflexión de las superficies ásperas se aproxima a la reflexión difusa. En el análisis de la radiación de una superficie se define como suave si la altura de la rugosidad de la superficie es mucho más pequeño en relación con la longitud de onda de la radiación incidente.