Radiación emitida desde superficies reales
La ley de Stefan-Boltzmann para obtener la tasa neta de intercambio de calor por la radiación entre un cuerpo negro y el medio que lo rodea debe modificarse para ser aplicada a superficies reales. En el caso de las superficies que no sean cuerpos negros, la intensidad de la radiación espectral no obedece a los parámetros de la distribución de Planck y la radiación emitida opta por la dirección para emisión.
La ley de Stefan-Boltzmann modificada para cuerpos que no son negros está dada por:
Q
radiación = e s A ( T
s
4 - T
a
4)
donde e es la emisividad de la superficie radiante que se define como la razón entre la potencia de emisión de la superficie y la potencia de emisión de un cuerpo negro a la misma temperatura. A los materiales se les asigna un valor de emisividad que varía entre 0 y 1.0. Un cuerpo negro, por lo tanto, tiene una emisividad de 1.0 y un reflector perfecto tiene una emisividad de 0.
La emisividad es una propiedad del material que depende de la temperatura y del acabado de la superficie. La siguiente tabla enumera los valores de emisividad de algunos materiales:
|
Metal
|
Temperatura (oC)
|
Emisividad
|
|
Aluminio
Pulido
Superficie rugosa
Oxidado
|
50-500
20-50
200
|
0.04-0.06
0.06-0.07
0.11
|
|
Latón
Pulido
En hoja enrollada
No oxidado
Oxidado
|
200
20
25
200
|
0.03
0.06
0.035
0.61
|
|
Bronce
Pulido
|
50
|
0.1
|
|
Carbono
Filamentos
Grafito
No oxidado
|
1000-1400
0-3600
100
|
0.53
0.7-0.8
0.81
|
|
Cobre
Calorizado
Comercial
Pulido
No oxidado
Oxidado
|
100
20
50-100
100
50
|
0.26
0.07
0.02
0.02
0.6-0.7
|
|
Vidrio
|
20-100
|
0.94-0.91
|
|
Hierro fundido
Con herrumbre
Oxidado
No oxidado
|
25
200
100
|
0.65
0.64
0.21
|
|
Plomo
Oxidado
No oxidado
|
200
200
|
0.96
0.63
|
|
Níquel
Pulido
Oxidado
No oxidado
|
200-400
200
25
|
0.05-0.1
0.37
0.045
|
|
Platino
Pulido
No oxidado
|
200-600
25
|
0.05-0.1
0.037
|
|
Porcelana
|
20
|
0.92
|
|
Cuarzo
|
----
|
0.92
|
|
Caucho
Duro
Blando
|
20
20
|
0.95
0.86
|
|
Silicio
|
----
|
0.92
|
|
Plata
Pulido
No oxidado
|
200-600
100
|
0.02-0.03
0.02
|
|
Acero
Superficie rugosa
Pulido
Oxidado
No oxidado
Aleado
|
50
750-1050
200-600
100
500
|
0.95-0.98
0.52-0.56
0.8
0.08
0.35
|
|
Zinc
Oxidado
No oxidado
|
200-300
300
|
0.04-0.05
0.05
|