Radiación - Arely Huerta Aguilar

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Transferencia de calor:
Radiación
Cruz Hernández Pedro Antonio
Ramírez López Octavio Cesar
Rivera González Aníbal Iván
Valdez Guajardo Ricardo David
Principio
Por medio de ondas electromagnéticas.
Las longitudes de onda consideradas radiación térmica se encuentran entre los 0,1 y 100 micrómetros.
Como la naturaleza atómica y del espectro electromagnético, el calor por radiación se cuantiza y depende de:
Naturaleza de sustancia, Temperatura de sustancia, Longitud de onda, Estado de superficie emisora, Presión y espesor de capa.
Líneas espectrales
Los átomos emiten solo un determinado conjunto de longitudes de onda, conocido como su línea espectral.
Fórmula de Rydberg para átomos hidrogenoides.
Para demostrar unicidad, usamos:
Interacciones electromagnéticas
Los electrones no son los únicos con interacción electromagnética.
Las interacciones se calculan con la teoría de electrodinámica cuántica y los diagramas de Feynmann.
Emisión
Potencia de una fuente radiante : Siendo F una fuente con emisión de energía radiante, su potencia es la potencia irradiada en todo el espacio que lo rodea (ángulo sólido). [vatios]
Potencia espectral : Flujo energético emitido por unidad de longitud de onda, comprendida entre lambda y lambda por diferencial de lambda. [vatios/metro]
Poder emisivo E: Potencia irradiada por un elemento plano de superficie unidad en todo el espacio alrededor. .
Emitancia monocromática : Si la doble diferencial de la potencia emitida por el elemento de superficie situado en el punto P en el intervalo de longitudes de onda con origen en una constante es equivalente a la siguiente: .
Ondas electromagnéticas
Absorción en cuerpos
Por principio de conservación de la energía, tenemos la siguiente relación.
Con las siguientes relaciones:
 fracción de radiación absorbida.
 fracción de la radiación que se refleja.
 fracción de la radiación que se transmite.
El cuerpo tiene la siguientes características:
Cuerpo blanco: Total reflexión con Rho=1.
Cuerpo negro: Total absorción con Alpha=1.
Cuerpo transparente o diatérmano: Total transmisión Tau=1.
Emitancia
Cantidad total de energía radiante de todas longitudes de onda que es emitida simbolizada por W.
La emisividad es la relación para la emitancia total del cuerpo y la del cuerpo negro a la misma temperatura.
Radiación del cuerpo negro
Poder emisivo definido como cantidad de energía radiante emitida por unidad de superficie y tiempo.
Energía por unidad de volumen y longitud de onda.
Energía por unidad de volumen y por longitud de onda.
Leyes de radiación
Ley de Prevost: Un cuerpo con temperatura mayor a 0°k siempre emite radiación.
Ley de Kirchhoff: La relación del poder emisor y el coeficiente de absorción depende solo de la temperatura.
Ley de Plank: No hay cuerpo negro, pero puede ser simulada en concavidad por orificio de probabilidad de escape casi nula.
Ley de desplazamiento de Wien: El valor de la longitud de onda correspondiente a la emitancia monocromática máxima es inversamente proporcional a la temperatura absoluta del cuerpo.
Leyes cuantitativas
Considérese los cambios que ocurre cuando la radiación monocromática pasa a través de una celda de absorción. Primero se pone la celda con el blanco el cual consiste del solvente, más otros constituyentes a parte de las principales especies absorbentes. El haz trasmitido por el blanco representa la radiación incidente menos las pérdidas por dispersión, reflexión, etc.
El poder radiante que se obtiene a la salida de la celda con el blanco representa al haz incidente cuando el blanco es reemplazado por la muestra.
Al pasar la radiación a través de un segmento de sección transversal A en la muestra que contiene la muestra absorbente. -dI representa la pérdida de poder radiante al atravesar el haz una capa de espesor infinitesimal db; esto es, -dI es la cantidad de radiación que ha sido absorbida por ésta capa.
Dado que la absorción de la energía requiere de la interacción entre un fotón y la especie absorbente, el número de posibles colisiones que ocurren en la capa db es directamente proporcional a el número de especies absorbentes que se encuentran en ésta, y al número de fotones que la atraviesan.
Coeficiente de absortividad molar
El término ε es llamado coeficiente de absortividad molar, cuando la concentración de la solución de lectura se expresa es moles/lto. Si la concentración de la especie absorbente se expresa en: ppm, mgrs/lto, grs/lto, µgrs/ml., o cualesquier otro sistema de unidades de concentración, al coeficiente se le llama coeficiente de absortividad específica y se representa por la letra a, en cuyo caso A=abC. 
Por lo tanto, la concentración de la solución no necesariamente debe estar expresada en moles/lto. para que la Ley de Beer sea válida, y puede utilizarse cualesquier otro sistema de unidades pero siempre deberán especificarse las unidades del coeficiente de absortividad. 
La relación It/Io se define como transmitancia y se representa por la letra T. 
Esto es: -log (It/Io)= -log T = εbC ó -log T = εbC 
Es muy útil definir el término absorbancia A, el cual es definido como igual a logaritmo decimal inverso de la transmitancia: 
-log T = A = Absorbancia A=εbC 
El valor de ε (o a, según sea el caso), es característico del ion o molécula en un solvente específico a una determinada longitud de onda. Este valor de ε es independiente de la concentración C de la solución y del espesor de la celda.
Ley de Beer
La ecuación A=εbC ó A=abC se conoce generalmente como la Ley de Beer. Esta ley asume lo siguiente: La radiación incidente es monocromática.- En teoría la radiación policromática al ser dispersada en un monocromador sale por el slit o ranura de salida en forma de radiación monocromática o de una sola longitud de onda. 
Esto no ocurre debido a que para lograr esto se tendría que tener el slit de salida sumamente cerrado, lo cual no permitiría el paso de un haz de radiación suficientemente grande para que pueda ser detectado y procesado con buena precisión.
La absorción ocurre en un volumen de sección transversal uniforme: Si se observa al microscopio las celdas espectroscópicas, serían evidentes algunas distorsiones y deformaciones de las paredes de la celda. 
A mayor calidad de celdas mejor calidad óptica. También, las celdas cuadradas tienen mejores cualidades ópticas que las celdas cilíndricas. Para compensar por este efecto, y si es necesario tener resultados de alta sensibilidad y precisión, es necesario emplear celdas de la mejor calidad, y lo más importante, al efectuar la lectura siempre deberá colocarse la celda en la misma posición.
El grado de fotólisis puede ser determinado conociendo las características espectrales en la región de absorción ultravioleta (UV), pero solo debe ser considerado cuando los compuestos presentan bandas de absorción de radiación ultravioleta entre 290 y 800 nm. 
Este límite del espectro solar en la superficie terrestre queda definido por la absorción de las longitudes de onda más cortas debido a las moléculas de O2 y O3 en la estratosfera 
Por lo tanto, se asume que la degradación en la atmósfera de compuestos que no posean cromóforos capaces de absorber en la región de 290 nm procede principalmente por reacción con radicales OH• y ozono. El cálculo de las constantes de reacción, ya sea fotolítica o de oxidación, de contaminantes orgánicos permitiría estimar posteriormente el valor de la vida media de estos compuestos en la atmósfera
La relación entre la sección eficaz de absorción UV, σ (cm2 molécula-1), y el coeficiente de absorción molar,
NA donde NA es la constante de Avogadro (6,022 x10E23 molécula mol-1). El rendimiento cuántico (ecuación 18) de una reacción fotoquímica queda definido como: 
En condiciones troposféricas este valor es siempre menor que 1 Tanto σ(λ) como Φ(λ) son función de la longitud de onda. Para una reacción fotoquímica: 
A+ hν → productos
Se define la constante de reacción fotoquímica, kfot, como 
donde F(λ) es el flujoactínico integrado en un rango de longitud de onda dado. Describe la intensidad total de la radiación disponible por molécula y puede ser medido exactamente en función de la hora del día y posición geográfica
Efecto invernadero 
Los haces de luz tienen menor longitud de onda que cuando salen por la absorcion de las superficies solidas, por lo tanto, el espectro infrarrojo es absorvido por cierto tipo de gases que afectan la temperatura global. 
Los gases principales son CO2 , Dióxido de nitrógeno, metano, agua, y ozono. 
Artificiales como arbonos cloruros, bromuros, floruros, hexafluoruro de azufro, hidrofloro carbonos, hiperflorocarbonos. 
	sustancia	Concentracio (ppm)	% en peso 
	N2	780000	75.1
	O2	209000	23.01
	Ar	9300	1.29
	co2	315	0.04
	Ne	18	1.2E-3
	He	5.2	7.0E-5
	CH4	1.0-1.2	2E-6
	Kr	1	3E-4
	H2	.5	5.0E-6
	NO2	.5	6E-7
	Xe	0.08	4E-7
	Organicos 	0.02	-
	Ozono	0.01	9e-4
EFECTO COMPTON, RAYLEG
Paneles solares
Un panel solar o módulo solar es un dispositivo que capta la energía de la radiación solar para su aprovechamiento.
Tipos de paneles:
Un calentador solar de agua usa la energía del sol para calentar un líquido, el cual transfiere el calor hacia un depósito acumulador de calor. En una casa, por ejemplo, el agua caliente sanitaria puede calentarse y almacenarse en un depósito de agua caliente.
Los paneles fotovoltaicos están formados por numerosas celdas que convierten la luz en electricidad. Las celdas a veces son llamadas células fotovoltaicas. Estas celdas dependen del efecto fotovoltaico por el que la energía lumínica produce cargas positiva y negativa en dos semiconductores próximos de diferente tipo, produciendo así un campo eléctrico capaz de generar una corriente.
Hornos Solares
Un horno solar es una estructura que usa energía solar concentrada para producir altas temperaturas, usualmente para usos industriales. Reflectores parabólicos o helióstatos concentran la luz (de insolación) sobre un punto focal.
Usos:
- Aproximadamente 1000 °C para receptores metálicos produciendo aire caliente para la siguiente generación de torres solares como será probado en la central solar Thémis del Proyecto Pegase.5​
- Aproximadamente 1400 °C para producir hidrógeno rompiendo moléculas de metano.6​
- Hasta 2500 °C para probar materiales que serán usados en ambientes extremos tales como reactores nucleares o vehículos espaciales para reentradas atmosféricas.
- Hasta 3500 °C para producir nanomateriales por sublimación inducida solar y enfriamiento controlado, tal como nanotubos de carbono7​ o nanopartículas de cinc
El horno solar ubicado en Odeillo en los Pirineos Orientales en Francia puede alcanzar temperaturas de hasta 3500 °C.
Pirometría
Se llama pirometría al arte de medir las variaciones producidas por la acción del fuego en los cuerpos sólidos o en otro concepto para medir las más elevadas temperaturas.
Funcionamiento 
En virtud del principio de que la relación entre las intensidades de dos radiaciones determinadas depende únicamente de la temperatura, basta comparar fotométriacamente la intensidad de las radiaciones emitidas por el cuerpo cuya temperatura se quiere averiguar con las radiaciones del mismo color emitida por una lámpara-moderador, tomada como unidad para poder representar aquéllas con su número.
Radiadores
La radiación infrarroja de un radiador doméstico común o de un calefactor eléctrico es un ejemplo de radiación térmica.
Usos:
- Calentamiento de agua.
- Secado de distintos materiales.
- Tratamientos térmicos.
Aplicaciones militares
La radiación térmica juega un importante papel en la tecnología militar, fundamentalmente en dos aspectos: detección y reconocimiento de señales térmicas, y tecnologías furtivas. 
Usos:
Misiles: Estos misiles tienen un detector de radiación térmica que busca señales de temperatura alta (motores de avión) y se dirige automáticamente a ellos. 
Para engañar a estos misiles se emplean recubrimientos con materiales de emisividad selectiva, que emitan mal en la región espectral correspondiente al máximo de emisión del avión
Bibliografía
Camalich, J. M. (2017). Introducción a la física de Partículas El modelo estándar. CERN. Recuperado el 28 de 02 de 2019, de https://indico.cern.ch/event/572737/contributions/2407501/attachments/1482470/2299534/talk.pdf
John R. Howell, R. O. (1990). Principios de termodinámica para ingenieros (1a Edición ed.). (I. V. Ayala, Trad.) McGrawHill.
Michael J. Moran, H. N. (2004). Fundamentos de termodinámica técnica (2a edición ed.). Barcelona: Reverté.
Müller, E. A. (2002). Termodinámica Básica (Vol. 2a Edición). Caracas, Sevilla, España: Consultora Kemiteknik.