Radiació tèrmica. Llei d’Stefan

20 Mar

La radiació en forma d’ones electromagnètiques es el tercer mecanisme de transmissió de la calor (els altres dos són la convecció i la conducció). El ritme mitjançant el qual un cos radia energia tèrmica es proporcional a l’àrea el cos i a la quarta potència de la seva temperatura absoluta. Aquest resultat obtingut empíricament per Josef Stefan (fou un físic, matemàtic i poeta) en 1879 i deduïda teòricament per Ludwig Boltzmann cinc any mes tard, aquesta llei rep el nom de Llei de Stefan-Boltzmann, i s’escriu de la següent manera:

I=\epsilon\sigma AT^4

on I es la potencia radiada en watts, A és l’àrea,  epsílon és la emissivitat del cos i  sigma és una constant universal i tabulada que es diu constant d’Stefan-Boltzmann i el seu valor es:

\sigma=5.673\cdot10^{-8}\ \frac{W}{m^2K}

l’emissivitat epsílon  es una fracció que varia de 0 a 1 i que depèn de la superfície de l’objecte.

Quan la radiació incideix sobre un cos opac, part de la radiació es reflexa i part s’absorbeix. Els objectes de colors clars reflexen la major part de la radiacio visible, mentres que els objectes obscurs absorbeixen la seva major part. El ritme amb el que absorbeix radiació un cos ve donat per:

I_a=\epsilon\sigma AT_0^4

on T0 és la tempertura de l’entorn.

Si un cos emet mes radiació de la que absorbeix, es refreda, mentres que l’entorn s’escalfa a l’absorbir la radiació procedent del mateix. Si l’objecte absorbeix més que emet, s’escalfa mentres que el seu entorn es refreda. Quan un cos esta en equilibri amb els seus voltants, T=T0 emet i absorbeix radiació al mateix ritme. Podem escriure la potència neta radiada per un cos a la temperatura T cap als voltants de la temperatura T0 com a:

I_{neta}=\epsilon\sigma A(T^4-T_0^4)

Un cos que absorbeix tota la radiació que incideix sobre ell, posseeix una emissivitat igual a 1 i rep el nom de cos negre. Un cos negre és també un radiador ideal.

És possible construir un cos negre pràcticament perfecte. Es construeix una caixa amb algun material que sigui termoconductor, com ara el metall. La caixa haura d’estar completament tancada per tots costats, de manera que l’interior formi una cavitat que no rebi llum des de l’exterior. Llavors es fa un petit forat en algun punt de la caixa. La llum que surti d’aquest forat tindrà un semblant gairebe perfecte al de la llum d’un cos negre ideal, a causa de la temperatura de l’aire a l’interior de la caixa.

Anuncios

Una respuesta to “Radiació tèrmica. Llei d’Stefan”

Trackbacks/Pingbacks

  1. Radiació del cos negre | Campana de Gauss - 4 abril 2013

    […] 19 de març vam publicar una entrada sobre el cos negre i el 20 de març sobre la radiació tèrmica. Ara ampliarem una mica més l’apassionant món del cos negre. A continuació teniu més […]

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s

eurasiacat

Anàlisi i informació eurasiàtica en català

Campana de Gauss

Classes particulars: Física, química i matemàtiques.

a10pàrsecs

Reflexions reflectides.

Desayuno con fotones

Un blog de física médica para todos los públicos

X razones para Y

Un blog bilingüe sobre métodos y herramientas para analizar datos

Viure la Ciència

Ciència a l'Escola Mare de Déu de La Salut

Som de ciències

Departament de Ciències Experimentals de l'INS Pius Font i Quer

Assemblea Campus Nord

Assemblea de l'ETSECCPB, ETSETB i FIB

Ciencia Con Futuro

Otra ciencia es posible

Ciencia Viva

El Blog de la Asociación Ciencia Viva

Más que Ciencia

Investigación, desarrollo, innovación y estilos de vida a tu alcance

Solzhe Kalínkovitx

El teu fulfo és el meu fulfo

Kostya's small apps

The big one is AquaMail and it has its own site

Circuito Aleph

Blog con noticias de ciencia y astronomía.

CLAUDI MANS

Blog personal

A %d blogueros les gusta esto: