absorcion de la radiacion termica y transferencia de calor por conveccion

8/12/2019 Absorcion de La Radiacion Termica y Transferencia de Calor Por Conveccion

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INTRODUCCIN

Se ha realizado este trabajo con el fin de incentivar al estudiantado a quetenga un previo conocimiento sobre este tema como lo es la radiacin trmica ytransferencia de calor por conveccin, adems, de los conceptos que loinvolucran.Para que as, logre comprender, analizar, interpretar e identificar los

procedimientos y frmulas que se llevan a cabo para desarrollar y solucionaresta clase de problemas, y de esta manera, saber sobre lo que se va a hablar ytratar en la siguiente experiencia en el laboratorio.La expresin radiacin se refiere a la emisin continua de energa de lasuperficie de todos los cuerpos.

Los portadores de esta energa son las ondas electromagnticas producidaspor las vibraciones de las partculas cargadas que forman parte de los tomosy molculas de la materia.


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MARCO TEORICO

En fsica, proceso por el que se intercambia energa en forma de calor entredistintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que estn endistinto nivel energtico. El calor se transfiere mediante conveccin, radiacino conduccin. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultneamente,puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

La conduccin requiere contacto fsico entre los cuerpos que intercambiancalor, pero en la radiacin no hace falta que los cuerpos estn en contacto nique haya materia entre ellos. La conveccin se produce a travs del movimientode un lquido o un gas en contacto con un cuerpo de temperatura diferente.Por ejemplo, el calor se transmite a travs de la pared de una casafundamentalmente por conduccin, el agua de una cacerola situada sobre un

quemador de gas se calienta en gran medida por conveccin, y la Tierra recibecalor del Sol casi exclusivamente por radiacin.

La conveccin es una de las tres formas de transferencia de calor y secaracteriza porque se produce por intermedio de un fluido (aire, agua) quetransporta el calor entre zonas con diferentes temperaturas. La conveccin seproduce nicamente por medio de materiales fluidos. stos, al calentarse,aumentan de volumen y, por lo tanto, su densidad disminuye.


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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Estudiar la transferencia de calor por conveccin y radiacin.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar grficamente la relacin entre temperatura contra tiempo para

diferentes superficies. Estudiar la absorcin de calor de diferentes superficies.

Estudiar la transferencia de calor por conveccin en lquidos y gases.

CONVECCIN

La conveccin es la transmisin de calor por movimiento real de las molculasde una sustancia. Este fenmeno slo podr producirse en fluidos en los quepor movimiento natural (diferencia de densidades) o circulacin forzada (con laayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partculas desplazarsetransportando el calor sin interrumpir la continuidad fsica del cuerpo.


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RADIACIN

La radiacin a la transmisin de calor entre dos cuerpos los cuales, en uninstante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos existacontacto ni conexin por otro slido conductor. Es una forma de emisin deondas electromagnticas (asociaciones de campos elctricos y magnticos quese propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que est a mayortemperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenmeno es elplaneta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmsfera sin calentarla y setransforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.

Radiacin trmica

La radiacin trmica tiene bsicamente tres propiedades:Radiacin absorbida.La cantidad de radiacin que incide en un cuerpo y queda

retenida en l, como energa interna, se denomina radiacin absorbida. Aquelloscuerpos que absorben toda la energa incidente de la radiacin trmica, sedenominan cuerpos negros.

Radiacin reflejada.Es la radiacin reflejada por un cuerpo gris.

Radiacin transmitida.La fraccin de la energa radiante incidente queatraviesa un cuerpo se llama radiacin transmitida

La asociacin mutua de los procesos de emisin, absorcin, reflexin ytransmisin de energa radiante por diferentes sistemas de cuerpos se conocecomo intercambio de energa radiante.


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Materiales

Trpode variable Varillas de soporte Soporte para tubos de vidrio Nuez doble Copa brillante Copa negra Tapn de goma Termmetro Cronometro Mechero Pinza universal Permanganato potsico Tijeras Cinta Espirales Vaso de precipitado Metro


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Resultados

Tiempo Calentar el Aire en las copas Enfriar el Agua en las copas

T(Min) T1 T2 T1 T2Brillante Negra Brillante Negra

1 29 34 68 642 29 34 65 613 29 34 62 584 29 34 60 565 29 34 58 54

6 29 34 56 527 29 34 54 518 29 34 53 499 29 34 51 4810 29 34 50 47

1) Trazar un diagrama con las 2 temperaturas en funcin del tiempopara cuando se calienta el agua y para cuando se deja enfriar elagua caliente. Temperatura en el eje Y, tiempo en el eje X.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Temperatura Vs Tiempo


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2) Segn la experiencia realizada Qu cuerpo absorbe mejor laradiacin trmica? Y qu cuerpo irradia mejor el calor? Explique.

R=/2 El cuerpo que absorbe mejor la radiacin trmica segn los datos

obtenidos es la copa negra ya que las superficies negras sern las que mejorabsorban la energa trmica. El cuerpo que irradia mejor el calor es elbrillante ya que este reflejaba la radiacin trmica ofrecida por la llama.

3) Por qu crees que no se utilizo agua para realizar la primera partede la experiencia?

R=/3 Porque el cambio de temperatura no sera muy evidente con el agua enla experiencia ya que la radiacin trmica de la mecha es mnima, adems elaire sera ideal para realizar esta experiencia por lo tanto fue utilizado el airey no el agua, ms que todo se uso en la otra experiencia para saber cul de las2 copas conserva la energa en su interior.

4) Di algunos ejemplos que t hallas observado en la vida real conrespecto a estas experiencias.

R=/4 En la construccin de elementos que absorban la radiacin trmicapresentada en nuestro medio como en el caso de los paneles solares queabsorben la radiacin emitida por el sol. Tambin en la construccin deelementos que irradien el calor como en el caso de los aviones que son

realizados con metales brillantes.


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5) Qu diferencia encuentra usted en las dos graficas realizadas,para cuando se calienta el aire y para cuando se deja enfriar elagua?

R=/5 Que la copa negra fue la mejor en absorber la radiacin trmica emitidapor la mechera a diferencia de la copa brillante, y en el otro caso la copabrillante fue la ideal para conservar la energa del agua ya que su temperaturaal enfriar fue mucho ms alta que la de la copa negra, ya que esta comenz aabsorber su energa y por eso el agua se enfri en mayor tiempo que la copabrillante.

CUESTIONARIO

1. De la definicin de absorbancia; que dice la ley de prevost sobreintercambio de calor.

La absorbancia1(a veces, absorbencia) ( ) es definida como:

, donde:

Es la intensidad de la luz con unalongitud de onda especfica y que espasada por una muestra (intensidad de la luz transmitida)

Es la intensidad de la luz antes de que entre a la muestra (intensidad de laluz incidente)

El trmino es frecuentemente intercambiable condensidad ptica,si bien esteltimo se refiere a la absorbancia por unidad de longitud.

Las medidas de absorbancia son frecuentemente usadas en qumica analtica, yaque la absorbancia es proporcional al grosor de una muestra y la concentracinde la sustancia en sta, en contraste a latransmitancia I / I0, la cual varaexponencialmente con el grosor y la concentracin.
http://es.wikipedia.org/wiki/Absorbancia#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Absorbancia#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_%C3%B3pticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmitanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmitanciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_%C3%B3pticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Longitud_de_ondahttp://es.wikipedia.org/wiki/Absorbancia#cite_note-1


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2. De qu de pende la cantidad de energa irradiada por un cuerpo?Depende exclusivamente de su temperatura, ya que esta energa es igual a unaconstante por la temperatura elevada a 4.

La ley de Stefan-Boltzmann establece que uncuerpo negroemiteradiacintrmicacon una potencia emisiva superficial (W/m) proporcional a la cuartapotencia de su temperatura:

Donde Tees latemperatura efectivao sea latemperatura absolutade lasuperficie y sigma es laconstante de Stefan-

Boltzmann:

Esta potencia emisiva de un cuerpo negro (o radiador ideal) supone un lmitesuperior para la potencia emitida por los cuerpos reales.

La potencia emisiva superficial de una superficie real es menor que el deuncuerpo negroa la misma temperatura y est dada por:

Donde psilon () es una propiedad radiactiva de la superficie

denominadaemisividad.Con valores en el rango 0 1, esta propiedad es larelacin entre la radiacin emitida por una superficie real y la emitida por elcuerpo negro a la misma temperatura. Esto depende marcadamente delmaterial de la superficie y de su acabado, de la longitud de onda, y de latemperatura de la superficie.

3. Los termos se construyen con pared doble y un espacio vaco entreellas. Cul es la finalidad de este espacio? explique su respuesta.

Primero, los colores claros reflejan adems de la luz, el calor, no permitiendo latemperatura del interior se reduzca o aumente con el contacto con el otro
http://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_efectivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_efectivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_efectivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Stefan-Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Stefan-Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Stefan-Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Stefan-Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Emisividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Emisividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Emisividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Emisividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negrohttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Stefan-Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_Stefan-Boltzmannhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_absolutahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura_efectivahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3n_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cuerpo_negro


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material... adems, el aire es mal conductor del calor, por eso es el vaco.En algunos casos, como los calentadores de agua, utilizan un tipo de espuma quefunciona como aislante.

Una botella denominada "termo" consiste en un recipiente de vidrio con doblepared, y en el cual existe un vaco entre las paredes. Las dos superficiesinternas del vidrio son plateadas. Esta es la manera en que este dispositivoreduce la prdida de calor por conduccin, convecciny radiacin.

4. Las paredes del termo se construyen con una superficie plateada,que sea reflectante, cules es el objetivo de esto? Explique surespuesta.

Simplemente retardan la transferencia de calor respecto del medio externo.En la mayora de los casos es el medio externo el que tendr mayor capacidadde hacer prevalecer su poder, en este caso su propia temperatura.Un termo ser mejor o peor que otro, segn los materiales con que estconstituida su estructura. Y son las propiedades de esa estructura las quedificultan o retardan la transferencia de calor desde o hacia su contenido.

5. Porque las noches del cielo despejado son ms fras que las nochesdel cielo nublado.

Porque el calor acumulado durante el da se escapa por la noche rpidamente ala atmsfera haciendo que bajen tanto las temperaturas, si el cielo estnublado, La cobertura nubosa impide ese escape tan acusado haciendo que no

se produzcan heladas. Teniendo en cuenta que las heladas se producen cuandola temperatura es menor de 0, cuando esta nublado los grados se suelenquedar positivos, aunque tambin hay diferencia


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CONCLUSIN

Los usos de la radiacin ionizante son cada vez ms frecuentes. Por esto,aparte de que estamos expuestos siempre a una cierta dosis natural, tiende aincrementarse la posibilidad de recibir radiacin proveniente de fuentes

artificiales. Podra ser por los mltiples generadores de radiacin para usosmdicos que existen, por la aplicacin de radioistopos en diversos procesosindustriales, o por accidentes que suceden por la ignorancia y el uso inadecuadode fuentes y generadores de radiacin. Cuando se usa radiacin, el riesgo deuna dosis excesiva se puede reducir al mnimo con mtodos de trabajoapropiados y buenos hbitos. En este libro se ha tratado de dar la informacinbsica para poder decidir cmo minimizar el riesgo hasta niveles aceptables.

En el manejo inadecuado de la radiacin ionizante se han presentado

accidentes de consecuencias serias y espectaculares. Adems, es delconocimiento pblico que las radiaciones pueden tener efectos a largo plazo, loque ha llevado frecuentemente a temores irracionales y al rechazo de suempleo. Por otra parte, como las radiaciones no se ven ni se sienten, se handado casos en que el usuario cae en actitudes de falsa confianza. Ambosextremos son igualmente nocivos.

La radiacin, sus caractersticas y sus efectos principales en los humanos son

bien conocidos. Por lo tanto debe ser posible convivir con ella con la mximaseguridad. Se pueden establecer rutinas de manejo que tomen en cuenta lasexperiencias y conocimientos expresados aqu. Adems existen normas a nivelnacional e internacional para regular su uso.


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Educar, difundir e informar con veracidad a todos los usuarios, trabajadores ypblico en general es el medio ms efectivo para reducir riesgos y evitarexposiciones innecesarias.

BIBLIOGRAFIA

http://www.buenastareas.com/ensayos/Transferencia-De-Calor-Conduccion-Conveccion-Radiacion/1721945.html

http://exa.unne.edu.ar/investigacion/energia_solar/PUBLICACIONES/informe_PI455.pdf

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http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/alterna/alterna.htm
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Informe de Transferencia de Calor Por Conduccin y Conveccin

Laboratorio de Fsica II

Presentado por:

Luis Churio

Aldair Cuentas

Harvey Villafae

Alexander Guzmn

Kevin Caicedo

Presentado A:

Harold Villamil


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Universidad Autnoma del Caribe

Barranquilla-2013

absorcion de la radiacion termica y transferencia de calor por conveccion

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