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Radiación: Acción y efecto de radiar (luz + calor)
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Radiación solar
• Sol:– Estrella del sistema planetario
– Fuente de radiaciones caloríficas y otras formas de energía
– Localiza a 150000000 de km de la Tierra
– Temp de su núcleo es 15000000 °C
– Fuente de energía gracias a procesos termonucleares (Transformación de Hidrógeno en Helio)
HIDRÓGENO HELIO
Capas del sol• Superficial o fotósfera:
– Poco espesor
– Temp de 6000 °C
– Irradia la parte visible del espectro
Capas del sol
• Cromósfera :– Color ligeramente
rosado
– Atmósfera solar
Capas del sol• Corona solar :
– Se extiende a varios millones de kms por el espacio
– Se observa como aureola luminosa por su altísima T
– Un plasma a alta T (Edlen)
– Mezcla de protones y
electrones
Capas del sol• Géyseres :
– Brotan de la cromosfera y la corona inferior
– Se denominan protuberancias
– Llegan a más de 200000 kms de altura
– Acompañadas de emisiones de ondas de radio, rayos X, partículas electrizadas y otras
– Campo magnético de la Tierra nos protege– Partículas de mayor velocidad lo atraviesan y llegan
como rayos cósmicos solares– Otras originan auroras boreales y tempestades magnéticas– Exceso de energía produce ráfagas que se propagan hasta 1000 km/s
Radiación de protuberancias
Energía radiante– La energía que emiten todos los cuerpos cuya T es
superior al cero absoluto
– Se propaga por ondas electromagnéticas a 300000 km/s
– De acuerdo con la T, varía la longitud de onda, frecuencia e intensidad.
– Espectro electromagnético está constituido por una gama de longitudes de onda.
1 µ =10-4cm = 0,001 mm
1Å =10-8 cm =0,0000001 mm
1Å =10-4 µ
1 µ =10000 1Å
Radiación visible
Ventana atmosférica de la radiación solar
Radiaciones Longitud de onda
9% radiación ultravioleta
100 nm
200 nm
300 nm
Ventana atmosférica
400 nm
45% radiación visible
500 nm
600 nm
700 nm
46% radiación infrarroja
800 nm
900 nm
1000 nm
2000 nm
3000 nm
4000 nm
5000 nm
Ventana atmosférica de la radiación solar
Diatermancia– Dia", a través, y "termancia", calentamiento– Promedio de la T de la superficie terrestre es 20 C– Se producen dos tipos de radiación: entrante y saliente– De acuerdo con la T, varía la longitud de onda, frecuencia e
intensidad.– Espectro electromagnético está constituido por una gama de longitudes de onda.– Propiedad del aire de no absorber casi la energía calorífica de los rayos solares
• Aire seco :– Muy diatérmano o transparente para las
radiaciones del espectro visible
– Poco diatérmano para las radiaciones del infrarrojo
• Vapor de agua :– Muy diatérmano o transparente para las
radiaciones del espectro visible
– No diatérmano para las radiaciones del infrarrojo
Ley Stefan Boltzmann
• E = ε . GB. T4
• Donde:• E = energía liberada por unidad de área (W/m2)• ε = emisividad (propiedad radiactiva de la
superficie) (≈1)• GB = constante de Stefan Boltzmann 5.67x10-8
W/m2.K4
• T = temperatura absoluta del cuerpo (K)La cantidad de E debe ser igual a toda la energía
en una esfera a cualquier distancia
• Radiación solar:
Radio sol
Radio sol - tierra
Radio tierra
• área del sol x energía del sol = área del sol-tierra x energía del sol - tierra
• 4πRsol2. E sol = 4πRsol-tierra2.Esol-tierra• E = (Rsol/Rsol-tierra)2. Esol• E = (Rsol/Rsol-tierra)2. GB.Tsol4
• Datos:• Rsol = 696000 Km• Rsol-tierra = 150000000 Km• Tsol = 5785 °K
• Resultado:
• E= 1367 W/m2
• Esta energía se ubica en toda la atmósfera sin distinción
Balance calorífico• Parte de energía solar que es reflejada al
espacio se llama albedo
Albedo en la ciudad
• 17% de la radiación
incidente es absorbida
por la atmósfera(depleción)
• 43% absorbida por
superficie terrestre
(insolación)
• 60% de la radiación solar
entrante es térmicamente
efectiva
Radiaciones entrantes y salientes
Radiación terrestre• Superficie terrestre pierde calor:
1. Ventana infrarroja
2. Sube de una capa a otra por absorción y radiación sucesiva
Ventana infrarroja al intervalo de longitud de onda entre 8500 y 11000 nm que es irradiada al espacio
– La capacidad de un gas de absorber y reemitir la radiación varía con la longitud de onda
Ley de Stefan
• E ingresa = E emitida
• 1367 W/m2 x πRtierra2 x (1-0.3) = 4πRtierra2 x Etierra x GB x T tierra 4
• T tierra = 4√ 1367 W/m2 x (1-0.3)/4. Etierra x GB
• Temperatura sin efecto invernadero 255°K
• Temperatura con efecto invernadero 288°K
Ley de Stefan
• Radiación saliente es proporcional a la cuarta potencia de la T absoluta; es decir, la T es proporcional a la raíz cuarta de esta radiación
Constante solar• La radiación que recibe un cm2 en el límite
superior de la atmósfera y es igual a 1,94 cal gramo por minuto
• Es variable en 10% según las estaciones del año
Superficie terrestre promedio diario de 720 cal gramo por cm2
Valor aproximado en Ecuador de 850 cal gramo por cm2
• El caldeamiento solar de la superficie terrestre1. radiación difusa 2. contrarradiación
• Radiación difusa: parte de energía solar que esdispersada, en las partículas de la atmósfera
• El calor que irradia la Tierra en longitud deonda larga es absorbido casi en totalidad por la
Envía una radiación al suelo
CONTRARRADIACIÓN
Aprovechamiento de la energía solar
• Energía solar fuente energética futuristaRecurso inagotable
No contamina
Es económico
• Calentamiento del agua para uso doméstico e industrial
• Producción de energía eléctrica
• Fusión de metales
FRANCIA• Horno solar (> 1000°C)
ESTADOS UNIDOS• Plantas solares
JAPÓN• Calentadores para baño
Medida de la radiación solar• La medida de calor que llega a un cuerpo se
llama actinometría
• El aumento de la T depende de la cantidad de calorías que reciba el cuerpo
• Caloría es la cantidad de calor que se necesita para calentar un gramo de agua pura desde 14,5 C a 15,5 C.
• Actinógrafo de Robitzch
• Registrar horas de insolación en un lugar se utilizan los heliógrafos