¿Qué sensación produce usar ropa negra en un día caluroso o al hacer ejercicio durante el día? ¿Compárelo con la sensación de usar ropa blanca? Si usa ropa negra durante el día, sentirá calor fácilmente. ¿Por qué? La distancia entre el sol y la tierra por la mañana es casi la misma que al mediodía y al atardecer. Entonces, ¿por qué son más frescas la mañana y la tarde, y más calurosas? La respuesta a estas preguntas está relacionada con la transferencia de calor por radiación.
La transferencia de calor por radiación es transferencia de calor en forma de ondas electromagnéticas. Ejemplos de transferencia de calor por radiación son el calor de tu cuerpo cuando estás cerca de una estufa y la transferencia de calor del sol a la tierra. El sol tiene Suhu más alta (alrededor de 6000 Kelvin), mientras que la Tierra tiene una temperatura más baja. La diferencia de temperatura entre el Sol y la Tierra causa calor El calor se transfiere del sol (temperatura más alta) a la tierra (temperatura más baja). Si la transferencia de calor del sol a la tierra requiriera un intermediario, o medio, como ocurre por conducción y convección, entonces el calor no podría llegar a la tierra; tendría que atravesar el vacío (o casi el vacío). Si no hubiera aporte de calor del sol, la vida en la Tierra jamás existiría, ya que la vida requiere energía.
Otro ejemplo de transferencia de calor por radiación es el calor que sentimos al estar cerca de una llama. Este calor no se debe al sobrecalentamiento del aire por la llama. Como se explicó anteriormente, el aire caliente se expande, reduciendo su densidad. En consecuencia, el aire con menor densidad se mueve verticalmente hacia arriba, no horizontalmente hacia nosotros. Sentimos calor al estar cerca de una llama porque el calor se transfiere por radiación desde la llama (temperatura más alta) a nuestro cuerpo (temperatura más baja).
La transferencia de calor por radiación es ligeramente diferente en comparación con transferencia de calor por conducción Dan transferencia de calor por convecciónLa transferencia de calor por conducción y convección se produce cuando objetos a diferentes temperaturas entran en contacto. Por el contrario, la transferencia de calor por radiación puede ocurrir sin contacto.
Fórmula de transferencia de calor por radiación
Se ha comprobado que la tasa de transferencia de calor por radiación es proporcional al área superficial del objeto y a la cuarta potencia de su temperatura absoluta (en la escala Kelvin). Los objetos con áreas superficiales mayores tienen una tasa de transferencia de calor mayor que los objetos con áreas superficiales menores. Asimismo, un objeto a 2000 Kelvin, por ejemplo, tiene una tasa de transferencia de calor de 2.4 = 16 veces mayor que la de un objeto a 1000 Kelvin. Este resultado fue descubierto por Josef Stefan en 1879 y derivado teóricamente por Ludwig Boltzmann unos 5 años después.
Descripción: Q = Calor, t = tiempo, A = Área de la superficie del objeto (m²).2), T = Temperatura absoluta del objeto (K), e = Emisividad (un número adimensional cuyo valor oscila entre 0 y 1), 5,67 x 10-8 W / m2.K4 (Constante universal. También llamada constante de Stefan-Boltzmann), Q/t = tasa de transferencia de calor por radiación o tasa de radiación de energía
Los objetos con superficies oscuras (negras) tienen una emisividad cercana a 1, mientras que los objetos de color claro tienen una emisividad cercana a 0. Cuanto mayor sea la emisividad de un objeto (e cercana a 1), mayor será la cantidad de calor que emite. Por el contrario, cuanto menor sea la emisividad de un objeto (e cercana a 0), menor será la cantidad de calor que emite. Podemos decir que los objetos de color oscuro (negros) suelen emitir más calor que los objetos de color claro (blancos).
La magnitud de la emisividad no solo determina la capacidad de un objeto para emitir calor, sino también su capacidad para absorber el calor emitido por otros objetos. Los objetos con una emisividad cercana a 1 (objetos oscuros) absorben casi todo el calor que reciben; solo una pequeña parte se refleja. Por el contrario, los objetos con una emisividad cercana a 0 (objetos claros) absorben poco calor; la mayor parte se refleja. Los objetos que absorben todo el calor que reciben tienen una emisividad de 1. Este tipo de objeto se conoce como "cuerpo negro". El término "cuerpo negro" no describe un objeto de color negro, sino su capacidad para absorber todo el calor que recibe.
