| AUTOR | FECHA DE CREACION | VERSIÓN | NÚMERO DEL DOCUMENTO |
|---|---|---|---|
| Dr. Gerard McGranaghan | 15 de mayo de 2015 | V1.1 | CC11 - 00065 |
La Ley de Plancks describe la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro en equilibrio térmico a una temperatura definida. Lleva el nombre de Max Planck que lo propuso en 1900.
Introducción
La Ley de Plancks nos dice que a medida que aumenta la temperatura de cualquier superficie emisora, se liberará más y más energía como energía infrarroja. Cuanto mayor sea la temperatura del objeto, mayor será la cantidad de energía infrarroja que se producirá. Además de volverse más intenso (Potencia), las frecuencias emitidas se amplían y la longitud de onda máxima se acorta. A temperaturas muy altas, no solo infrarrojos, sino que también se producirá algo de luz visible de longitud de onda más corta. Esto se observa primero como un brillo rojo apagado, luego a naranja, amarillo y finalmente blanco. La figura 1 muestra las curvas típicas de Planck para un rango de temperaturas que se han trazado de 1050 ° C a 50 ° C.
La curva roja correspondiente a 1050 ° C exhibe la salida más fuerte. Muestra la salida de potencia más alta y su pico es de alrededor de 2.5 micras. Esto es seguido por la curva a 850 ° C donde la energía máxima es menos de la mitad de la producida a 1150 ° C. A medida que la temperatura disminuye, los niveles de energía también disminuyen, y la longitud de onda de energía pico cambia a las longitudes de onda más largas. Las temperaturas más bajas de las curvas 250 ° C, 100 ° C y 50 ° C no se pueden ver en el gráfico.
Cuando el gráfico se amplía para ver las curvas de temperatura más bajas, este cambio a las longitudes de onda más largas es más evidente. Sin embargo, la intensidad de potencia cae significativamente.
Esto se muestra en la Figura 2. A 250 ° C se puede ver que la curva azul tiene un pico aproximado alrededor de 6 micras, mientras que a 100 ° C la longitud de onda máxima es alrededor de 7.5 micras. Tenga en cuenta también que la extensión de la longitud de onda se distribuye de manera más uniforme y no exhibe el pico estrecho concentrado visto a temperaturas más altas.
Si ampliamos el mismo gráfico nuevamente y nos enfocamos solo en las temperaturas más bajas como se muestra en la Figura 3, vemos que las temperaturas de 50 ° C y 25 ° C tienen longitudes de onda máximas de alrededor de 9 y 10 micrones respectivamente.
En el gráfico final que se muestra en la Figura 4, se muestra una curva que muestra la longitud de onda máxima contra la temperatura. Esto se traza de la Ley de Wiens. El aumento en la longitud de onda máxima a medida que baja la temperatura se ve claramente.
Resumen
La Ley de Plancks describe la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro en equilibrio térmico a una temperatura definida. Cuando se traza para varias temperaturas de calentador (emisor), la ley predice
- El rango de frecuencias a través de las cuales se producirá energía de calefacción infrarroja
- el poder emisivo para una longitud de onda dada
Cuando se selecciona un emisor de infrarrojos para una tarea de calentamiento particular, las características de absorción del material objetivo son de gran importancia. Idealmente, las frecuencias infrarrojas emitidas y las frecuencias de absorción del material objetivo deben coincidir para permitir la transferencia de calor más eficiente. Sin embargo, como se puede ver en los gráficos anteriores, a longitudes de onda más largas, la cantidad de energía transferida será menor debido a las temperaturas más bajas del emisor, por lo tanto, los tiempos de calentamiento generalmente tardarán más.
Cuanto más corta es la longitud de onda, mayor es la temperatura del emisor y la potencia infrarroja disponible aumenta rápidamente.
