salida radiante

Flujo radiante por unidad de área

En radiometría , la salida radiante o emitancia radiante es el flujo radiante que emite una superficie por unidad de área, mientras que la salida espectral o emitancia espectral es la salida radiante de una superficie por unidad de frecuencia o longitud de onda , dependiendo de si el espectro se toma en función de frecuencia o longitud de onda. Este es el componente emitido de la radiosidad . La unidad SI de salida radiante es el vatio por metro cuadrado ( W/m ² ), mientras que la de salida espectral en frecuencia es el vatio por metro cuadrado por hercio (W·m ⁻² ·Hz ⁻¹ ) y la de salida espectral en longitud de onda es el vatio por metro cuadrado por metro (W·m ⁻³ ), comúnmente el vatio por metro cuadrado por nanómetro ( W·m ⁻² ·nm ⁻¹ ). La unidad CGS ergio por centímetro cuadrado por segundo ( ergio·cm ⁻² ·s ⁻¹ ) se utiliza a menudo en astronomía . La salida radiante a menudo se denomina "intensidad" en ramas de la física distintas de la radiometría, pero en radiometría este uso genera confusión con la intensidad radiante .

Definiciones matemáticas

salida radiante

La salida radiante de una superficie , denominada M _e ("e" de "energético", para evitar confusión con cantidades fotométricas ), se define como ^[1]

$${\displaystyle M_{\mathrm {e} }={\frac {\partial \Phi _{\mathrm {e} }}{\partial A}},}$$

∂derivada parcialΦ _eflujo radiante emitidoAárea de la superficie

Si queremos hablar del flujo radiante que recibe una superficie, hablamos de irradiancia .

La salida radiante de una superficie negra , según la ley de Stefan-Boltzmann , es igual a:

$${\displaystyle M_{\mathrm {e} }^{\circ }=\sigma T^{4},}$$

σconstante de Stefan-BoltzmannT

$${\displaystyle M_{\mathrm {e} }=\varepsilon M_{\mathrm {e} }^{\circ }=\varepsilon \sigma T^{4},}$$

εemisividad

salida espectral

La salida espectral en frecuencia de una superficie , denotada M _e,ν , se define como ^[1]

${\displaystyle M_{\mathrm {e} ,\nu }={\frac {\partial M_{\mathrm {e} }}{\partial \nu }},}$

donde ν es la frecuencia.

La salida espectral en longitud de onda de una superficie , denotada M _e,λ , se define como ^[1]

$${\displaystyle M_{\mathrm {e} ,\lambda }={\frac {\partial M_{\mathrm {e} }}{\partial \lambda }},}$$

λ

La salida espectral de una superficie negra alrededor de una determinada frecuencia o longitud de onda, según la ley del coseno de Lambert y la ley de Planck , es igual a:

${\displaystyle {\begin{aligned}M_{\mathrm {e} ,\nu }^{\circ }&=\pi L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\nu }^{\circ }={\frac {2\pi h\nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}},\\[8pt]M_{\mathrm {e} ,\lambda }^{\circ }&=\pi L_{\mathrm {e} ,\Omega ,\lambda }^{\circ }={\frac {2\pi hc^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda kT}}-1}},\end{aligned}}}$

donde h es la constante de Planck , ν es la frecuencia, λ es la longitud de onda, k es la constante de Boltzmann , c es la velocidad de la luz en el medio, T es la temperatura de esa superficie. Para una superficie real, la salida espectral es igual a:

$${\displaystyle {\begin{aligned}M_{\mathrm {e} ,\nu }&=\varepsilon M_{\mathrm {e} ,\nu }^{\circ }={\frac {2\pi h\varepsilon \nu ^{3}}{c^{2}}}{\frac {1}{e^{\frac {h\nu }{kT}}-1}},\\[8pt]M_{\mathrm {e} ,\lambda }&=\varepsilon M_{\mathrm {e} ,\lambda }^{\circ }={\frac {2\pi h\varepsilon c^{2}}{\lambda ^{5}}}{\frac {1}{e^{\frac {hc}{\lambda kT}}-1}}.\end{aligned}}}$$

unidades de radiometría SI

1. Las organizaciones de normalización recomiendan que las cantidades radiométricas se indiquen con el sufijo "e" (de "energético") para evitar confusiones con cantidades fotométricas o de fotones .
2. A veces se ven símbolos alternativos: W o E para energía radiante, P o F para flujo radiante, I para irradiancia, W para salida radiante.
3. Las cantidades espectrales dadas por unidad de frecuencia se indican con el sufijo " ν " (letra griega nu , que no debe confundirse con la letra "v", que indica una cantidad fotométrica).
4. Las cantidades espectrales dadas por unidad de longitud de onda se indican con el sufijo " λ ".
5. Las cantidades direccionales se indican con el sufijo " Ω ".

Comparación de cantidades fotométricas y radiométricas.

Ver también

• Radiosidad

Referencias

1. "Aislamiento térmico - Transferencia de calor por radiación - Vocabulario". ISO_9288:2022 . Organización Internacional de Normalización . 2022 . Consultado el 17 de junio de 2023 .