Radiación

La Radiación es uno de los mecanismos de transferencia del calor. Se sabe que el Calor es la transmisión de energía cinética de las partículas de un cuerpo o fluido con mayor temperatura a otro cuerpo o fluido con menor temperatura.

La Radiación es la propagación del calor por medio de ondas electromagnéticas emitidas por un sólido, un líquido o un gas, en virtud de su temperatura. Los rayos gamma, los rayos X, las ondas de luz, los rayos infrarrojos, las ondas de radio y ondas de radar son ejemplos de ondas electromagnéticas.

La Radiación térmica se produce directamente desde la fuente hacia afuera en todas las direcciones. Esta energía es producida por los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas que constituyen la materia y transportada por ondas electromagnéticas o fotones, por lo que recibe el nombre de Radiación electromagnética.

La Radiación electromagnética es una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes y perpendiculares entre sí, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro.

Cuando la radiación de un cuerpo caliente llega a un objeto, una parte se absorbe y otra se refleja. Los colores oscuros son los que absorben más las radiaciones. El color negro es el que más las retiene. Los colores claros, como el blanco, reflejan las radiaciones.

Los cuerpos transparentes permiten el paso de casi la totalidad de las radiaciones.

Naturaleza de la Radiación

A diferencia de los mecanismos de conducción y convección, o de otros tipos de onda, como la del sonido, que necesitan un medio material para propagarse, la radiación electromagnética es independiente de la materia para su propagación, de hecho, la transferencia de energía por radiación es más efectiva en el vacío.

A pesar de esto, la velocidad, intensidad y dirección de su flujo de energía se ven influidos por la presencia de materia. Así, estas ondas pueden atravesar el espacio interplanetario e interestelar y llegar a la Tierra desde el Sol y las demás estrellas.

Ecuación de la Radiación

La longitud de onda (λ) y la Frecuencia (V) de las ondas electromagnéticas, relacionadas mediante la expresión λ*V = c, son importantes para determinar su energía, su visibilidad, su poder de penetración y otras características.

Independientemente de su frecuencia y longitud de onda, todas las ondas electromagnéticas se desplazan en el vacío con una rapidez constante de c = 299792 Km/s llamada velocidad de la luz.

Los fotones, que son las partículas de la luz, son emitidos o absorbidos por la materia. La longitud de onda de la radiación está relacionada con la energía de los fotones, por una ecuación desarrollada por Max Planck:

E = (h*c) / λ

Donde h es la llamada Constante de Planck, cuyo valor es h = 6.63*10^-34 J*s.

Espectro de Radiación

La Radiación Electromagnética recibe diferentes nombres de acuerdo con su longitud de onda, y varía desde los rayos gamma, con una longitud de onda muy corta del orden de picómetros (10-¹² metros, millonésima de millonésima de metro), que son frecuencias muy altas, hasta las ondas de radio con longitudes de onda muy largas del orden de kilómetros (frecuencias muy bajas), pasando por la luz visible, cuya longitud de onda está en el rango de las décimas de micrómetro.

El rango completo de longitudes de onda es lo que se denomina el Espectro Electromagnético. Esta variación de longitudes de onda es porque las fuentes que producen las ondas son completamente diferentes. El espectro electromagnético no tiene establecidos límites superior ni inferior. Sigue habiendo longitudes de onda más largas y más cortas.

Desde la onda más pequeña a la onda más larga, el Espectro electromagnético está formado por los Rayos Gamma, los Rayos X, los Rayos Ultravioleta (UV), la Luz visible, los Rayos infrarrojos (IR), Microondas y Ondas de Radio.

La luz, también denominada luz visible o luz blanca, es uno de los componentes del espectro electromagnético, y se define como aquella parte del espectro de radiación que puede percibir la sensibilidad del ojo humano.

La luz visible es un pequeño intervalo que abarca a partir de la longitud de onda del color Violeta, que son los 400 nanómetros (400*10^-9 m) hasta la longitud de onda que corresponde al color Rojo, que son los 700 nanómetros (700*10^-9 m).

Energía solar

La Radiación del Sol es emitida en todas las longitudes de onda, pero tiene un máximo en la región de luz visible. La luz visible se compone con varios colores, que cuando se mezclan forman la luz blanca. Cada uno de los colores tiene una longitud de onda específica, con límites entre 400 nm y 700 nm.

La Energía Radiante que nos llega del sol nos proporciona Energía Calorífica, este tipo de energía es aprovechada por el hombre de diferentes maneras: para el funcionamiento de motores, timbres, alumbrado público, provistos de celdas solares; para calentar agua destilada al uso doméstico, se fabrican destiladores solares utilizados para obtener agua potable a partir del agua de los mares, también se han construido desecadores solares de frutos.

Además de los usos mencionados, la Energía Solar es convertida a Energía Eléctrica por medio de baterías solares; estas baterías son utilizadas para mover coches eléctricos, en el funcionamiento de receptores de radio, calculadoras de bolsillo.

Ejemplos de Radiación

El Sol emite energía en forma de radiación, la que eleva la temperatura del planeta.

Cuando un automóvil de color negro ha estado mucho tiempo bajo el sol, comienza a emitir la radiación retenida.

En una chimenea, las brasas emiten la radiación hacia el interior de un hogar.

En una estufa, la llama en el quemador emite radiación hacia el recipiente que contiene el alimento.

El cuerpo humano, al encontrarse en un entorno a menor temperatura, emite radiación hasta dejarlo en la misma temperatura, si el proceso se da constante.

Se puede saber que una plancha está encendida con sólo acercar la mano. La radiación que emite calienta nuestra piel.

La arena de una playa, al llevar un buen tiempo bajo el sol, emite radiación hacia arriba para liberarse de esa energía cinética.

Un electrodoméstico que lleva funcionando un rato tiene su interior caliente. Emite este exceso de calor en forma de radiación.

Un calefactor doméstico tiene un fluido conductor que recibe el calor de una resistencia eléctrica. El fluido pasa su calor a las placas del aparato, las cuales a su vez emiten el calor en forma de radiación.

Una barra metálica al rojo vivo emite energía calorífica en forma de radiación. El sólo acercar la mano permite percibir su calor.