Emisividad

Archiu:Blacksmith at work02.jpg

Emisividad

La emisividad, cridada antigament emitancia, és la proporció de radiació tèrmica emesa per una superfície o objecte per la seua temperatura. La emisividad direccional espectral es definix com la raó entre l'intensitat emesa per la superfície en una direcció particular i l'intensitat que seria emesa per un cos negre a la mateixa temperatura i llongitut d'ona. La emisividad total s'obté per integració sobretot l'espectre electromagnètic i tot l'espai. Quant més chicotet siga el valor de la emisividad, millor aïllant per reflexió serà dita superfície, sent 1 el valor màxim.

Una cantitat relacionada és l'absortividad, definida com la fracció d'irradiancia rebuda que és absorbida per un cos. Pren valors entre 0 i 1. Per a un cos negre, la absortividad espectral és 1. Si la absortividad d'un cos és menor que 1, pero es manté constant per a totes les llongituts d'ona, este es denomina cos gris.

Coeficient de emisividad

El coeficient de emisividad (ε), és un número adimensional que relaciona l'habilitat d'un objecte real per a irradiar energia tèrmica, en l'habilitat de irradiar si este fòra un cos negre:

$ϵ=\frac{\text{radiación emitida por una superficie}}{\text{radiación emitida si fuera un cuerpo negro}}$

Un cos negre, per tant, té un coeficient ε = 1, mentres que en un objecte real, ε sempre es manté menor a 1.

Tenint en conte la llei de Stefan-Boltzmann, la radiació emesa per una superfície real s'expressa com una porció de la que emetria el cos negre i s'expressa com:

${\dot{Q}}_{\mathrm{e}\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{d}\mathrm{a}}=ϵ\cdot \sigma \cdot A_s\cdot T_s^4$

Símbol	Nom	Unitat
${\dot{Q}}_{\mathrm{e}\mathrm{m}\mathrm{i}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{d}\mathrm{a}}$	Fluix de calor	W
$ϵ$	Emisividad
$\sigma$	Constant de Stefan-Boltzmann 5.67 E-8 W / (m2 K4)	W / (m2 K4)
$A_s$	Àrea superficial de l'objecte	m2
$T_s$	Temperatura superficial de l'objecte	K

Cos gris

La emisividad d'una superfície depén de factors com el seu temperatura, l'acabament, l'àngul d'emissió i la llongitut d'ona de la radiació. Una suposició usada comunament en ingenieria, assumix que la emisividad espectral de la superfície i l'absortividad no depenen de la llongitut d'ona, sent, per lo tant, marcs abdós constants. Esta regla es coneix com la "suposició del cos gris". Encara que és comú per a examinar la "emisividad d'un material" (tal com la emisividad de l'argent altament polit), la emisividad d'un material depén per lo general de la seua gruixa. Les emisividades citades per als materials són per a mostres de gruixa infinita, per lo tant, per a mostres primes del material tenen un coeficient de emisividad menor. D'esta forma, definim un cos gris com aquell que la seua emisividad és constant davant la llongitut d'ona. $ϵ\ne ϵ(\lambda )$ Un eixemple de cos gris és la pissarra.

La desviació de les propietats tèrmiques d'un material sobre les d'un cos negre està determinada per l'estructura geomètrica i la composició química, i seguix la llei de Kirchhoff per a la radiació tèrmica, que establix que la emisividad és igual a absortividad per a un objecte en equilibri tèrmic. Aixina un cos que no absorbix tota la radiació, no emet tota la radiació sobre un cos negre.