1r ciclo Calor emitido por radiación

[albertozgz]

Buenos días.
No sé si este mensaje irá en este subforo.
Si no es así, lo lamento, y pueden moverlo donde corresponda.
Quería hacerles una pregunta, a ver si me puden ayudar.
Se trata de calcular el calor emitido y recibido por una persona debido a la radiación, durante la realización de un ejercicio

Por una parte, para el calor emitido, lo que he hecho ha sido calcular el área de piel desnuda y vestida, pues conozco la emisividad de la piel y de la ropa.
Después, he calculado el calor de cada parte con la ley de Estefan- Boltzman:

$Q = A * epsilon * sigma * T^4$
Sería así? o estoy dejándome algo? Lo digo porque me sale, entre piel y ropa, unos 600 W emitidos. Debería tener en cuenta la diferencia de temperatura con el aire? el tiempo del ejercicio?


Por otra parte, para la radiación recibida, tengo las comoponentes de radiación directa y difusa, en W/m^2
para calcular el calor, simplemente tendría que multiplicar cada una por el área total y sumarlas? Lo mismo de antes: debería tener en cuenta para algo el tiempo de ejercicio?
En el caso de la radiación directa, debería multiplicar solamente por la mitad del área de la persona? (no está todo expuesto al sol, no? sólo la parte frontal, si tiene el sol delante...)

Un saludo a todos y muchas gracias por su ayuda.

[carroza]

Re: Calor emitido por radiación

Hola. La ley de Stefan-Boltzmann te da la Potencia emitida. La potencia es la energía (el calor) emitida por unidad de tiempo. Para obtener la energia emitida tienes que multiplicar por el tiempo.

Si tienes ropa puesta, lo que cuenta es la potencia emitida por el area de la ropa, y por el area del cuerpo que no está cubierto por ropa. Si tienes puesta una camiseta, no debes contar la enegia emitida por tu torso desnudo mas la energia emitida por la camiseta, sino solo la segunda.

La radiación, tanto directa como difusa, viene dada por W/m^2, es decir, potencia por unidad de area. De nuevo, tienes que multiplicar la potencia por el tiempo. Para la radiación difusa, contarias toda la superficie, y para la directa, solo la seccion transversal que se ve desde el sol. En cualquier caso, deberias multiplicar por un factor que da la reflectividad (no es lo mismo ropa blanca que negra).

Además, tienes que tener en cuenta la radiacion que recibes, no del sol (directa o difusa) sino del ambiente. Este viene dada por la fórmula de Stefan-Boltzmann, considerando la temperatura del ambiente.

[albertozgz]

Re: Calor emitido por radiación y cálculo de exergía

De acuerdo, muchas gracias de nuevo, carroza.
Con esta ayuda he podido seguir un poco más...
Sólo me falta un último apartado, correspondiente a la exergía, que si no importa la pongo aquí para no crear más hilos...

Después de todo el trabajito, estoy con que:
Durante el ejercicio (carrera), se ha desarrollado una potencia de unos 170 Watios, y se expulsan al exterior unos 720 Watios en forma de calor, por lo que el organismo ha generado unos 900Watios.
Ahora me piden que calcule la exergía destruida durante el uerpo durante el ejercicio. Conozco que la temperatura de la piel (supongo que corresponde a la "frontera" de mi sistema) es de 34º, mientras que la temperatura exterior es de 18ºC.
Como el volumen del cuerpo no cambia, sólo habría exergía asociada al calor, y si no me equivoco, se calcularía:

Exergía destruida = ( 1 - To / Tpiel) * Q
donde To = 292 K,Tpiel = 307 K, y Q son los 720 Watios aportados por el cuerpo, lo que me da 35 W.
Sería así? He visto formas de calcular la exergía, pero en función de entropia, entalpía, ...Pero al tratarde de una "máquina" no dispongo de esos valores, sino sólo de temperaturas, calor y trabajo.

Un saludo y muchas gracias

[carroza]

Re: Calor emitido por radiación

La exergía no es una magnitud de las que se utilizan habitualmente en Termodinámica.

Entiendo que es una función de estado, que puede ponerse en función de
la entalpía, la entropía y la temperatura del foco térmico.

http://en.wikipedia.org/wiki/Exergy

Tu expresión parece razonable, pero para que sea dimensionalmente correcta si la das en vatios debe corresponder a exergía por unidad de tiempo.

[polonio]

Re: Calor emitido por radiación

La exergía no es una magnitud de las que se utilizan habitualmente en Termodinámica.

Hombre... sí que se utiliza mucho. Pero, eso sí, la usan más los ingenieros. Su sentido viene a ser el trabajo máximo que se puede obtener de un sistema (en condiciones ibastante ideales) y esto les interesa mucho en cuestión de rendimientos,...

[carroza]

Re: Calor emitido por radiación

Hombre... sí que se utiliza mucho. Pero, eso sí, la usan más los ingenieros. Su sentido viene a ser el trabajo máximo que se puede obtener de un sistema (en condiciones ibastante ideales) y esto les interesa mucho en cuestión de rendimientos,...

Sí, sé que los ingenieros la usan. No obstante, yo nunca he tenido muy claro
qué tiene la exergía que no tenga la energía, o la entalpía, o la energía libre.

Es decir, ¿para qué introducir otra función de estado? .
Además, la interpretación como trabajo máximo, depende de que la temperatura del foco caliente sea constante, no?

[albertozgz]

Re: Calor emitido por radiación

Buenas de nuevo.
bueno, pues de hecho "yo soy" (bueno, algún día...) ingeniero, pero la exergía la hemos visto muy por encima en termodinámica y ahora para este trabajo.Yo también la entendía como lo máximo que podías sacar, y la exergía destruida, como la que "pierdes o dgradas" y no puedes volver a usar...
Que esté bien esa forma de calcularlo? sigo sin tenerlo claro, pero a falta de algo mejor, le sigo dando vueltas...
Alguna sugerencia? jejeje
un saludo y gracias de nuevo!

[polonio]

Re: Calor emitido por radiación

Sí, sé que los ingenieros la usan. No obstante, yo nunca he tenido muy claro
qué tiene la exergía que no tenga la energía, o la entalpía, o la energía libre.

Es decir, ¿para qué introducir otra función de estado? .
Además, la interpretación como trabajo máximo, depende de que la temperatura del foco caliente sea constante, no?

Totalmente de acuerdo. A mí tampoco me gusta usar esta función (de hecho, no la uso). Cosas de ingenieros... Para eso del trabajo máximo tenemos funciones más generales y aplicables según el proceso como bien dices (las funciones de Helmholtz y de Gibbs, la entalpía,...). A mí no me gusta nada eso de llenarlo todo de "fórmulas" para cada caso (una cosa para procesos a temperatura constante, otra para procesos a presión constante,...), pero ellos trabajan así.

Sólo decía que la usan (y bastante).