Qué es la emisividad – Emisividad de los materiales – Definición

Emisividad

La emisividad, ε , de la superficie de un material es su efectividad en la emisión de energía como radiación térmica y varía entre 0.0 y 1.0.

Por definición, un cuerpo negro en equilibrio térmico tiene una emisividad de ε = 1.0 . Los objetos reales no irradian tanto calor como un cuerpo negro perfecto. Irradian menos calor que un cuerpo negro y, por lo tanto, se llaman cuerpos grises. Para tener en cuenta el hecho de que los objetos reales son cuerpos grises, la ley de Stefan-Boltzmann debe incluir la emisividad . Cuantitativamente, la emisividad es la relación de la radiación térmica de una superficie a la radiación de una superficie negra ideal a la misma temperatura que la ley de Stefan-Boltzmann. La emisividad es simplemente un factor por el cual multiplicamos la transferencia de calor del cuerpo negro para tener en cuenta que el cuerpo negro es el caso ideal.

La superficie de un cuerpo negro emite radiación térmica a una velocidad de aproximadamente 448 vatios por metro cuadrado a temperatura ambiente (25 ° C, 298,15 K). Los objetos reales con emisividades inferiores a 1.0 (p. Ej., Alambre de cobre) emiten radiación a velocidades proporcionalmente más bajas (p. Ej., 448 x 0.03 = 13.4 W / m ² ). La emisividad juega un papel importante en los problemas de transferencia de calor. Por ejemplo, los colectores de calor solar incorporan superficies selectivas que tienen muy bajas emisividades. Estos colectores desperdician muy poca energía solar a través de la emisión de radiación térmica.

Otra propiedad de radiación importante de una superficie es su  capacidad de absorción ,  α , que es la fracción de la energía de radiación incidente en una superficie que es absorbida por la superficie. Al igual que la emisividad, el valor de la capacidad de absorción está en el rango 0 <α <1.

En general, la  absorción  y la  emisividad  están interconectadas por la  Ley de radiación térmica de Kirchhoff , que establece:

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

Tenga en cuenta que la radiación visible ocupa una banda muy estrecha del espectro de 0.4 a 0.76 nm, no podemos hacer ningún juicio sobre la negrura de una superficie sobre la base de observaciones visuales. Por ejemplo, considere el papel blanco que refleja la luz visible y, por lo tanto, parece blanco. Por otro lado, es esencialmente negro para la radiación infrarroja ( absorción α = 0.94 ) ya que absorben fuertemente la radiación de longitud de onda larga.