En física , y en particular medida por radiometría , la energía radiante es la energía de la radiación electromagnética [1] y gravitacional . Como energía, su unidad SI es el julio (J). La cantidad de energía radiante se puede calcular integrando el flujo (o potencia ) radiante con respecto al tiempo . El símbolo Q e se utiliza a menudo en toda la literatura para indicar energía radiante ("e" para "energético", para evitar confusión con cantidades fotométricas). En ramas de la física distintas a la radiometría, la energía electromagnética se denomina E o W. El término se utiliza particularmente cuando una fuente emite radiación electromagnética al entorno circundante. Esta radiación puede ser visible o invisible para el ojo humano. [2] [3]
El término "energía radiante" se utiliza más comúnmente en los campos de la radiometría , la energía solar , la calefacción y la iluminación , pero a veces también se utiliza en otros campos (como las telecomunicaciones ). En aplicaciones modernas que implican la transmisión de energía de un lugar a otro, a veces se utiliza "energía radiante" para referirse a las ondas electromagnéticas mismas , en lugar de su energía (una propiedad de las ondas). En el pasado también se utilizaba el término "energía electroradiante". [4]
El término "energía radiante" también se aplica a la radiación gravitacional . [5] [6] Por ejemplo, las primeras ondas gravitacionales jamás observadas fueron producidas por la colisión de un agujero negro que emitió alrededor de 5,3 × 1047 julios de energía de ondas gravitacionales. [7]
Debido a que la radiación electromagnética (EM) puede conceptualizarse como una corriente de fotones , la energía radiante puede verse como energía de fotones : la energía transportada por estos fotones. Alternativamente, la radiación EM puede verse como una onda electromagnética, que transporta energía en sus campos eléctricos y magnéticos oscilantes. Estos dos puntos de vista son completamente equivalentes y se reconcilian entre sí en la teoría cuántica de campos (ver dualidad onda-partícula ). [ cita necesaria ]
La radiación EM puede tener varias frecuencias . Las bandas de frecuencia presentes en una señal EM determinada pueden estar claramente definidas, como se ve en los espectros atómicos , o pueden ser amplias, como en la radiación de cuerpo negro . En la imagen de partículas, la energía transportada por cada fotón es proporcional a su frecuencia. En la imagen de la onda, la energía de una onda monocromática es proporcional a su intensidad [ cita necesaria ] . Esto implica que si dos ondas EM tienen la misma intensidad, pero diferentes frecuencias, la de mayor frecuencia "contiene" menos fotones, ya que cada fotón es más energético.
Cuando un objeto absorbe las ondas EM , la energía de las ondas se convierte en calor (o en electricidad en el caso de un material fotoeléctrico ). Este es un efecto muy familiar, ya que la luz del sol calienta las superficies que irradia. A menudo, este fenómeno se asocia particularmente con la radiación infrarroja , pero cualquier tipo de radiación electromagnética calentará un objeto que la absorba. Las ondas EM también pueden reflejarse o dispersarse , en cuyo caso su energía también se redirige o redistribuye.
La energía radiante es uno de los mecanismos por los cuales la energía puede entrar o salir de un sistema abierto . [8] [9] [10] Un sistema de este tipo puede ser creado por el hombre, como un colector de energía solar , o natural, como la atmósfera terrestre . En geofísica , la mayoría de los gases atmosféricos, incluidos los gases de efecto invernadero , permiten que la energía radiante de longitud de onda corta del Sol pase a la superficie de la Tierra, calentando el suelo y los océanos. La energía solar absorbida se reemite parcialmente en forma de radiación de longitud de onda más larga (principalmente radiación infrarroja), parte de la cual es absorbida por los gases de efecto invernadero atmosféricos. La energía radiante se produce en el sol como resultado de la fusión nuclear . [11]
La energía radiante se utiliza para la calefacción radiante . [12] Puede generarse eléctricamente mediante lámparas infrarrojas , o puede absorberse de la luz solar y usarse para calentar agua. La energía térmica se emite desde un elemento cálido (suelo, pared, panel superior) y calienta a las personas y otros objetos en las habitaciones en lugar de calentar directamente el aire. Debido a esto, la temperatura del aire puede ser más baja que en un edificio con calefacción convencional, aunque la habitación parezca igual de cómoda.
Se han ideado otras aplicaciones de la energía radiante. [13] Estos incluyen tratamiento e inspección, separación y clasificación, medio de control y medio de comunicación. Muchas de estas aplicaciones implican una fuente de energía radiante y un detector que responde a esa radiación y proporciona una señal que representa alguna característica de la radiación. Los detectores de energía radiante producen respuestas a la energía radiante incidente, ya sea como un aumento o disminución del potencial eléctrico o del flujo de corriente o algún otro cambio perceptible, como la exposición de una película fotográfica .
