Velasquez Mata Stephany Ing. Quimica

Radiación de un cuerpo negro

Se denomina radiación de cuerpo negro a la radiación electromagnética emitida

desde la superficie de un cuerpo ideal que tiene la propiedad de absorber

´íntegramente cualquier radiación electromagnética que incida sobre ´el (“cuerpo

negro”). Las paredes de una cavidad completamente cerrada tienen esta

propiedad, por lo que la radiación de cuerpo negro se denomina también

“radiación de cavidad”.

La emisión de un Cuerpo Negro

depende solamente de su

temperatura.

Es continua debido a que, no

obstante existir procesos que dan

origen a radiación discreta (líneas),

al estar considerando un cuerpo

infinitamente opaco, la radiación

que se produce en su interior es

absorbida y remitida muchas veces

antes de salir del cuerpo. En esas

condiciones, la energía se distribuye

entre las distintas longitudes de

onda y el resultado, en el límite de

opacidad infinita (cuerpo negro), es

un espectro continuo independiente del material.

Obviamente no existe ningún objeto con tales características, es decir, es una

idealización como lo es un gas ideal. Sin embargo si existen cuerpos que se

aproximan a la definición del cuerpo negro.

La radiación de un cuerpo negro se describe mediante la función o Ley de Planck:

, En la cual Bl(T) representa la energía emitida hacia el vacío por la unidad de superficie del cuerpo negro, dentro de la unidad de ángulo sólido, en la unidad de tiempo y por unidad de intervalo de longitud de onda. La función de Planck suele también escribirse de la siguiente manera :

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,

El cual c es la velocidad de la luz y las constantes C1 = 2hc2 y C2 = hc/k, tienen los siguientes valores: C1 = 1.1909 x 10-12 watt cm2 estereorradian-1

C2 = 1.43879 cm °K

La función de Planck es una función distribución y, por lo tanto, expresa la

cantidad de energía emitida en un cierto intervalo de longitud de onda. P

Un ejemplo : el Sol

Atravesar directamente un radio solar a la velocidad de la luz tan solo requiere dos

segundos. Pero en realidad, hacen faltan cerca de 1 millon de años para que la energia

producida en el centro del sol sea extraida. Este tiempo es incomparablemente mayor,

porque el trayecto de la energia es un camino al azar, interumpido por incesantes

absporpciones y reemisiónes de fotones.

En este caso se puede comprender por qué el sol es muy absorbente para

sus propios fotones. Su espectro tiene la misma forma que el de un

cuerpo negro, sobre el que se sobreponen líneas de absorción :

el aspecto de cuerpo negro da cuenta del equilibrio térmico global

las líneas del espectro dan cuenta de la materia solar en las capas superficiales

donde se escapan los fotones.

Se concluye que un cuerpo negro se define por el equilibro íntimo entre su materia y su

radiación. Su temperatura de equilibrio determina por si misma la distribución espectral de

la radiación.

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¿Qué es un cuerpo gris?

Es un tipo de superficie no negra en el que el poder de emisión es independiente

de la longitud de onda de la radiación. Se puede asumir que la transferencia de

calor debida a la emisión de ondas electromagnéticas y la medida de la cantidad

de luz absorbida por una solución, no dependen de la longitud de onda, siendo,

por lo tanto, ambos constantes. De esta forma, definimos un cuerpo gris como

aquel cuya transferencia de calor por ondas electromagnéticas es constante ante

la longitud de onda.

La emisividad puede ser distinta en cada longitud de onda y depende de factores

como la temperatura, condiciones de las superficies (pulidas, oxidadas, limpias,

sucias, nuevas, etc.) y ángulo de emisión. La emisividad depende de la longitud de

onda, pero en algunos casos resulta conveniente suponer que existe un valor de

emisividad constante para todas las longitudes de onda, siempre menor que 1

(que es la emisividad de un cuerpo negro). Esta aproximación se denomina

aproximación de cuerpo gris.

Comparar las curvas de emisión para el cuerpo negro, para un cuerpo gris.

El agua es por ejemplo un cuerpo gris.

.

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Espectro electromagnético

Es el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles. El espectro de un

objeto es la distribución característica de la radiación electromagnética de ese

objeto.

El espectro electromagnético se extiende desde las bajas frecuencias usadas para

la radio moderna (extremo de la onda larga) hasta los rayos gamma (extremo de la

onda corta), que cubren longitudes de onda de entre miles de kilómetros y la

fracción del tamaño de un átomo. Se piensa que el límite de la longitud de onda

corta está en las cercanías de la longitud Planck, mientras que el límite de la

longitud de onda larga es el tamaño del universo mismo, aunque en principio el

espectro sea infinito y continuo.

Así se divide el espectro electromagnético.

Cada uno de los gases atmosféricos tiene capacidad para absorber radiación en

diferentes longitudes de onda. Los principales responsables son:

• Ozono (O3): Absorbe radiación ultravioleta

• Dióxido de carbono (CO2): Absorbe radiación en 13 − 17.5µ;

• Vapor de agua (H2O: Absorbe radiación en 5.5 − 7µ y por encima de 27µ;

Esto deja, por otro lado, regiones del espectro en las que no se produce absorción, son

las denominadas ventanas atmosféricas. Por tanto la teledetección sólo va a ser en

principio viable en estas ventanas, las principales.

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¿Qué es emitancia y absortancia?

Es la habilidad de una superficie que al calentarse o enfriarse regrese a su

temperatura original.

es la cantidad total de energía radiante de todas las longitudes de onda que es

emitida por un cuerpo por unidad de tiempo y unidad de superficie. Se simboliza:

W. Emitancia monocromática o poder emisivo monocromático es la cantidad de

energía radiante de una determinada longitud de onda emitida por un cuerpo por

unidad de superficie y de tiempo. Se simboliza por W. Si se refiere a un cuerpo

negro se simboliza: Wn.

La emitancia total, para todo el espectro de la radiación procedente de una

superficie, es la suma de todas las radiaciones monocromáticas que salen de

dicha superficie:

0

. dWW

Desde el punto de vista físico, la emitancia total es la radiación de todas las

longitudes de onda emitida por la unidad de superficie en la unidad de tiempo en

todas las direcciones, que es captada por una semiesfera centrada en la

superficie.

Absortancia

Fracción de la radiación incidente sobre un cuerpo que es absorbida por el mismo.

representa en sí la fracción de radiación incidente que es absorbida por un material, con

valores que van de 0.0 a 1.0 (aunque también se puede expresar en términos de

porcentaje, de 0% a 100%). La absortancia, en ocasiones denominada absorción

superficial, depende fundamentalmente del color y el acabado de los materiales.

La absortancia puede ser establecida en relación con radiaciones de diferentes

longitudes de onda. Debido a ello es común encontrar tres formas distintas de

absortancia: solar, visible y térmica:

La forma más común se refiere a la absortancia solar, la cual incluye el espectro

visible, el infrarrojo y el ultravioleta. Este parámetro generalmente se usa para

estimar la forma en que la radiación solar afecta el balance térmico de las

superficies (exteriores e interiores) de los elementos constructivos.

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¿Qué es reflectancia y transmitancia?

Reflectancia:

Se refiere al valor porcentual de la energía radiante que es reflejada por un

material, del total de energía radiante que incide su superficie.

La fotometría de reflectancia implica la medida de la intensidad de la luz que es

reflejada por una fase sólida, tras iluminar ésta con un haz de luz de una longitud

de onda que es absorbida por los productos de interés.

Los espectrofotómetros de reflexión miden la reflectancia y la relacionan con la

concentración del analito de interés.

Transmitancia:

La cantidad de luz transmitida a través de una solución se conoce como la transmitancia (T). Esta se define como la relación entre la energía de la luz transmitida a través de una solución problema (I) y la energía transmitida a través de una solución de referencia (I0), también llamada Blanco de referencia, que generalmente es el solvente utilizado en la solución problema. Dado que el compuesto a ensayar no está presente en el blanco de referencia, la transmitancia de la pieza de referencia se define como el100 % de T. Se puede escribir de dos maneras diferentes. La primera se escribe así:

T = I/Io La segunda se pude expresar en términos de porcentaje

% T = I/Io ×100 Cuando se halla el logaritmo negativo de la T se obtiene un nuevo término llamado Absorbancia (A) y se escribe como sigue:

A = - log_10T

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Factor de forma (transitor)

Un transistor es un aparato que funciona a base de un dispositivo semiconductor

que cuenta con tres terminales, los que son utilizados como amplificador e

interruptor. Una pequeña corriente eléctrica, que es aplicada a uno de los

terminales, logra controlar la corriente entre los dos terminales.

Los transistores se comportan como parte fundamental

de los aparatos electrónicos, análogos y digitales.

Específicamente, en los aparatos electrónicos digitales,

un transistor se utiliza como interruptor, pero también se

les da otros usos que guardan relación con memorias

RAM y puertas lógicas.

Un transistor es un aparato que funciona a base de un

dispositivo semiconductor que cuenta con tres

terminales, los que son utilizados como amplificador e

interruptor. Una pequeña corriente eléctrica, que es

aplicada a uno de los terminales, logra controlar la

corriente entre los dos terminales.

Los transistores se comportan como parte fundamental de los aparatos

electrónicos, análogos y digitales. Específicamente, en los aparatos electrónicos

digitales, un transistor se utiliza como interruptor, pero también se les da otros

usos que guardan relación con memorias RAM y puertas lógicas. Por otra parte,

en cuanto a los aparatos análogos, se utilizan, por lo general, como

amplificadores.

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Bibliografía

http://www.fis.utfsm.cl/fis140/cuerpo_negro.pdf

http://www.astroscu.unam.mx/~tony/espanol/astro-gal-7-cuerpo-negro.pdf

http://astro.if.ufrgs.br/levato/cuerponegro1/

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cuantica/negro/radiacion/radiacion.htm

http://samrqfisica1-2.blogspot.mx/2010/04/radiacion-del-cuerpo-negro-y-gris.html

http://www.teledet.com.uy/tutorial-imagenes-satelitales/infrarrojo-termico.htm

http://www.espectrometria.com/espectro_electromagntico

http://www.um.es/geograf/sigmur/teledet/tema02.pdf

http://www.sol-arq.com/index.php/caracteristicas-materiales/caracteristicas-

superficiales

http://elblogdeadepi.blogspot.mx/p/resumen-analisis-bioquimico-fundamentos.html

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401539/exe-

2%20de%20agosto/leccin_3_transmitancia_y_absorbancia.html

http://personales.unican.es/solanaj/m1_para_web_2010/TEMAS_micro_I/Micro_I_

TEMA_2/TEMA%202.1_10_11_resumen.pdf