Page 396 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

18.5 Radiación 377

La emisividad e es una medida de la capacidad de un cuerpo para absorber o
emitir radiación térmica.
Una masa de tierra
cubierta de hielo La emisividad es una cantidad adimensional que tiene un valor numérico entre 0 y 1, según
La Antártica es un
continente cubierto la naturaleza de la superficie. En el caso de un cuerpo negro, es igual a la unidad. Para una
de hielo. En invierno superficie de plata perfectamente pulida el valor de la emisividad se aproxima a cero.
la extensión del hielo La razón de radiación R de un cuerpo se define formalmente como la energía radiante
aumenta, ya que un emitida por unidad de área por unidad de tiempo; dicho de otro modo, la potencia por unidad
área de océano de
aproximadamente 15 de área. En forma simbólica esto se expresa
millones de kilómetros E P
cuadrados se vuelve R = - = - (18.4)
hielo marítimo. El hielo tA A
del mar es un aislador
muy eficaz. La pérdida Si la potencia radiante P se expresa en watts y la superficie A en metros cuadrados, la
de calor ocasionada razón de radiación estará expresada en watts por metro cuadrado. Como ya lo hemos dicho,
por los bolsones de esta razón depende de dos factores: la temperatura absoluta T y la emisividad e del cuerpo
mar abierto puede radiante. El enunciado formal de esta dependencia, conocida como la ley Stefan-Boitzmann,
superar hasta en dos
órdenes de magnitud a se puede escribir como
ia pérdida de calor del
hielo. Cuando el agua
de mar se congela, R = - = eaT4 (18.5)
la sal contenida en el A
océano no se congela
junto con el hielo. Así, La constante de proporcionalidad cr es una constante universal completamente indepen­
el agua de mar que diente de la naturaleza de la radiación. Si la potencia radiante se expresa en watts y la super­
está debajo del hielo se ficie en metros cuadrados, a tiene el valor de 5.67 X 10~8 W/m2 • K4. La emisividad e tiene
vuelve más salada. Esta
diferencia en salinidad valores de 0 a 1, según la naturaleza de la superficie radiante. Un resumen de los símbolos y
o concentración de sal su definición aparece en la tabla 18.2.
genera una importante
corriente oceánica. El
hielo que está cubierto
de nieve refleja mucho
más la luz que el océano Tabla 18.2
abierto. Esto reduce en
gran medida la cantidad Definiciones de los símbolos de la ley Stefan-Boitzmann (R = ecrT4)
de luz disponible para la
fotosíntesis bajo el hielo. Símbolo Definición Comentario
En lo que se refiere a la
transferencia de calor, E P
R Energía radiada por unidad de
el efecto de aislamiento TA a
y la producción de tiempo por unidad de área
corrientes oceánicas, el e Emisividad de la superficie 0-1
hielo marítimo que está <j Constante de Stefan 5.67 X 10“8W/(m2 • K)
alrededor de la Antártica j, 4 La temperatura absoluta elevada K4
es determinante para el a la cuarta potencia
clima de nuestro planeta.

W y* « a i i * w » / / >••• \ mm a
W ¿Qué potencia será radiada por una superficie esférica de plata de 10 cm de diámetro si su
temperatura es de 527°C? La emisividad de la superficie es 0.04.

Pía n: Las unidades son muy importantes. Debemos convertir 527°C en kelvins y deter­
minar el área de la superficie esférica en metros cuadrados (m2). La potencia radiada de la
superficie puede hallarse entonces resolviendo la ecuación (18.5) para P.
Solución: El radio es la mitad del diámetro, así que R = 0.05 m. Luego, el área es

A = AitR2 = 47r(0.05 m)2; A = 0.0314 m2
La temperatura absoluta es
T = 527°C + 273 = 800 K