1r ciclo Absorción de energía radiante

[Lindilo]

Como se expresa la absorción de energía por parte de un cuerpo? he visto por ahí la expresión de la ley de Stefan-Boltzmann, pero no le veo ningún sentido (la energía que absorbe dependiendo de la temperatura ambiente y el coeficiente del cuerpo???)
Me estoy refiriendo a la energía de radiación considerara calor (es decir, la que provocaría la subida de temperatura del cuerpo), así que me imagino que la energía de radiación empleada en efecto fotoeléctrico, Compton y creación de pares se descarta. Creo que tengo bastante cacao en la cabeza con este tema, agradecería que alguien me aclarase un poco.

Saludos.

[skynet]

Re: Absorción de energía radiante

depende del coeficiente del cuerpo porque la superficie puede ser más absorvente o más reflectante

y la temperatura ambiente porque es a la temperatura a la que se encuentran los cuerpos a su alrededor y por lo tanto determina la radiación que recibe de ellos

[Lindilo]

Re: Absorción de energía radiante

Pero la temperatura ambiente ni siquiera bastaría para saber cuanta radiación emiten estos cuerpo a su alrededor, dependerá también del coeficiente de estos cuerpos no? si por ejemplo yo tengo un ambiente a temperaturas muy altas, pero con un coeficiente próximo a 0 de forma que apenas emiten calor...
Quiero decir, primero habrá que saber cómo es la radiación que le llega, para ello estudiar los cuerpos a su alrededor. Y después habría que ver cómo absorbe esta radiación.

[Alriga]

Re: Absorción de energía radiante

Hola, Lindilo bienvenido a la web de Física, como miembro reciente lee atentamente Consejos para conseguir ayuda de forma efectiva

Como se expresa la absorción de energía por parte de un cuerpo? he visto por ahí la expresión de la ley de Stefan-Boltzmann, pero no le veo ningún sentido...

Pues lo tiene. Si el fenómeno predominante de transferencia de calor es la radiación, (conducción y convección despreciables), la Ley de Stefan-Boltzmann aplicada a un cuerpo de superficie "A" dice:

$P=\varepsilon \sigma A \ (T^4-T_0^4)$

$P$ es la energía por unidad de tiempo ganada o perdida por el cuerpo (W)

$A$ es la superficie de ese cuerpo ($m^2$)

$T$ es la temperatura de la superficie de ese cuerpo (K)

$T_0$ es la temperatura ambiente (K)

$\sigma$ es la constante de Stefan-Boltzmann

$\varepsilon$ es la emisividad de la superficie de ese cuerpo ($0 \leq \varepsilon \leq 1$)

Saludos.

[Lindilo]

Re: Absorción de energía radiante

Pero qué sentido tiene? La ley se comprende bien para la emisión, pero para la absorción? si por ejemplo tengo un cascaron de aluminio con T=900 K y en el centro de ese cascaron una esfera de cobre de T=900 K, el sistema está en equilibrio? aplicando Stefan-Boltzmann a ambos materiales, uno emite mas potencia que otro no?

[skynet]

Re: Absorción de energía radiante

tiene todo el sentido, la emisividad del resto de cuerpos no importa, eso es consecuencia de que:

1 - los coeficientes de emision y de absorción de un cuerpo son iguales.
2 - la energía radiante que no se absorve, se refleja.

... y en el fondo, es una consecuencia del segundo principio de la termodinamica.....

te pondré un ejemplo, supon dos cuerpos, N (negro) y G (llamemoslo gris), que están en equilibrio termico.

el N emite todo, el 100% de la energía correspondiante a su temperatura, toda esa energía radiante llega hasta G y supon que el G absorve el 20% ...

luego G refleja el 80% y emite el 20% de modo que a N le llega el 100% de la radiacion y la absorve toda, por lo que está en quilibrio ...

G recibe el 100%, absorve el 20%, emite el 20% y refleja el 80% por lo que también está en equlibrio

la cuestion es que si no fuera así, la temperatura de equilibrio de un cuerpo dependería de su emisividad, por lo que no sería la misma para todos y podrías calentar un cuerpo usando otro de menor temperatura, violando el segundo principio de la termodinamica

[Lindilo]

Re: Absorción de energía radiante

Me olvidaba de la energía reflejada al hacer el balance, muchas gracias.
Una cosa, los cálculos salen muy bien suponiendo que uno de los cuerpos es negro, pero para un caso más general parece que sale algo así como una suma infinita ya que al emitir energía, esta se refleja constantemente en ambos cuerpos. Supongo que igualmente sale el balance de energía y cumple la ley de Stefan-Boltzmann, aunque me he puesto a intentar hacer el balance y me pierdo .

[skynet]

Re: Absorción de energía radiante

Una cosa, los cálculos salen muy bien suponiendo que uno de los cuerpos es negro, pero para un caso más general parece que sale algo así como una suma infinita ya que al emitir energía, esta se refleja constantemente en ambos cuerpos. Supongo que igualmente sale el balance de energía y cumple la ley de Stefan-Boltzmann, aunque me he puesto a intentar hacer el balance y me pierdo .

... no hay diferencia, a los dos cuerpos llega el 100% de la energía radiante correspondiente a la temperatura del otro cuerpo, independientemente de su emisividad, la emisividad solo cambia los porcentajes entre energía emitida y energía reflejada, pero no cambia la cantidad total de energía, en el ejemplo del mensaje anterior, supon que N tiene una emisividad del 90%, en ese caso emitiría el 90% y reflejaría el 10%, y no cambia nada.

la suma infinita que mencionas tiende rapidamente a completar el 100% con energía reflejada, en el ejemplo anterior, el límite cuando t tiende a infinito sería el 10% de energía reflejada, que sumado al 90% emitido por el cuerpo, nos da el 100%