Emisividad

La emisividad es la proporción de radiación térmica emitida por una superficie u objeto a una temperatura determinada.

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Coeficiente de emisividad

Metales	T [°C]	ε
Coeficientes de emitividad para diferentes objetos reales
Aluminio	170	0.05
Acero	-70...700	0.06...0.25
Cobre	300..700	0.015...0.025
Cobre oxidado	130	0.73
No metales	T [°C]	ε
Madera	70	0.91
Hielo	-10	0.92
Agua	10...50	0.91
Papel	95	0.90

El coeficiente de emisividad (ε), es un número adimensional que relaciona la habilidad de un objeto real para irradiar energía térmica, con la habilidad de irradiar si éste fuera un cuerpo negro:

$\epsilon = \frac{\mbox{radiacion emitida por una superficie}}{\mbox{radiacion emitida por la misma superficie si fuera un cuerpo negro}}$

Un cuerpo negro, por consiguiente, tiene un coeficiente ε = 1, mientras que en un objeto real, ε siempre se mantiene menor a 1.

La radiación emitida por una superficie real se expresa como una porción de la que emitiría el cuerpo negro y se expresa como:

${\dot Q_{emitida}} = \epsilon \cdot \sigma \cdot A_{s} \cdot T_{s}^4$

Donde:

Q = flujo de calor

$ε$ = emisividad

$σ$ = 5.67 E-8

W / (m 2 K 4)

es la constante de Stefan-Boltzmann

As = área superficial del objeto

Ts = temperatura superficial del objeto

Cuerpo Gris

La emisividad depende de factores como la temperatura, el ángulo de emisión y la longitud de onda. Una suposición usada comúnmente en ingeniería, asume que la emisividad espectral de la superficie y la absortividad no dependen de la longitud de onda, siendo, por lo tanto, ambos constantes. Esta regla se conoce como la suposición del cuerpo gris.

Cuando se habla de cuerpos no negros, la desviación del comportamiento de un cuerpo negro esta determinada por la estructura geométrica y la composición química, y sigue la ley de Kirchhoff para la radiación térmica: emisividad igual a absortividad (para un objeto en equilibrio térmico). Así un cuerpo que no absorbe toda la radiación, no emite toda la radiación respecto a un cuerpo negro.

Emisividad de la atmósfera

La emisividad de la atmósfera terrestre varía de acuerdo con la capa de nubes y la concentración de los gases que absorben y emiten energía infrarroja (o sea, longitud de onda alrededor de 8 a 14 micrómetros). Estos gases son llamados gases invernadero, por su efecto en el efecto invernadero. Los principales gases que intervienen en este efecto son el vapor de agua, el dióxido de carbono, el metano y el ozono. El nitrógeno y el oxígeno, principales constituyentes de la atmósfera, no absorben o emiten la energía infrarroja.

Véase también

Categoría: Termodinámica

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