COMBINADOS
MECANISMOS
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Transmisión de Calor por Radiación
Mientras que la conducción y la convección térmica tienen lugar solo a través de un medio natural, la Radiación térmica puede transportar el calor a través de un fluido o del vacío, en forma de ondas electromagnéticas o fotones como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas, estos se propagan a la velocidad de la luz. La cantidad de energía que abandona una superficie en forma de calor radiante depende de la temperatura absoluta a la que se encuentra y también la naturaleza de la superficie. El radiador perfecto o cuerpo negro, emite una cantidad de energía radiante de su superficie, Qr
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La ecuación anterior dice: que toda superficie negra irradia calor proporcionalmente a la cuarta potencia de su temperatura absoluta. Siendo la emisión independiente de las condiciones de los alrededores, la evaluación de una transferencia neta de energía radiante requiere una diferencia en la temperatura superficial de dos o mas cuerpos entre los cuales tiene lugar el intercambio Si un cuerpo negro irradia calor a un recinto que la rodea completamente y cuya superficie es también negra, es decir, absorbe toda la energía radiante que incide sobre el, la transferencia neta de energía radiante viene dada por:
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INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Dr. ANGEL QUISPE T ALLA aquispet@unasam.edu.pe El calor radiante neto transferido por un cuerpo gris a la temperatura T1 a un cuerpo negro que lo rodea a la temperatura T2 es:
LED UFSE E R Z O D E S U S HIJOSDEPENDEELP R O G R E S O D E L O S SOLBEUPUNASAM INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Dr. ANGEL QUISPE T ALLA aquispet@unasam.edu.pe = Emisividad, propiedad de la superficie es numéricamente igual al cociente de la emisión de radiación del cuerpo en estudio con respecto a la de uno negro, adquiere valores entre 0 y 1 y constituye una medida para evaluar cuan efectivamente emite radiación un cuerpo real con respecto a uno negro Este mecanismo consiste en una transferencia de energía de un cuerpo caliente a otro mas frío mediante ondas electromagnéticas. Para el caso de los alimentos este mecanismo es importante en las operaciones de horneado por radiación térmica o microondas.
La
REPRESENTACIÓN DE UNA ONDA ELECTROMAGNÉTICA
La
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naturaleza de la radiación a confundido a los científicos por siglos. Maxwell propuso que esta forma de energía viaja como una vibración eléctrica y perturbación magnética a través del espacio en una dirección perpendicular a dicha perturbación.
En la figura la oscilación eléctrica y la oscilación magnética son perpendiculares (la eléctrica en el plano xy y la magnética en el xz). Las ondas están viajando en dirección x. Una onda electromagnética puede ser definida en términos de frecuencia de oscilación designada por la letra griega nu (v).
onda se mueve en línea recta con velocidad constante (designada como c – velocidad de la luz- si este movimiento es a través del vacío); la distancia entre picos sucesivos es la longitud de onda (ʎ ) y es igual a la velocidad entre la frecuencia
LED UFSE E R Z O D E S U S HIJOSDEPENDEELP R O G R E S O D E L O S SOLBEUP INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Dr. ANGEL QUISPE T ALLA aquispet@unasam.edu.pe El espectro electromagnético cubre una gran cantidad de longitudes de onda, desde ondas muy cortas hasta muy largas ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO Cuando un cuerpo produce ondas electromagnéticas lo hace generalmente emitiendo un amplio espectro que depende de lo "caliente" que se halle. Un buen ejemplo es una placa de hierro que se coloca en un extremo de un mechero PLACA DE HIERRO INCANDESCENTE
LED UFSE E R Z O D E S U S HIJOSDEPENDEELP R O G R E S O D E L O S SOLBEUPUNASAM INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Dr. ANGEL QUISPE T ALLA aquispet@unasam.edu.pe En la figura se muestra que el tipo de color emitido por la placa varía según su temperatura. En realidad no se requiere incandescencia para que se presente radiación; todos los cuerpos con temperaturas superiores al cero absoluto radian. La distribución de la radiación que emiten los cuerpos se muestra en la figura siguiente : DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA
DE UN CUERPO RADIANTE SEGÚN
LA
LONGITUD DE ONDA
LED UFSE E R Z O D E S U S HIJOSDEPENDEELP R O G R E S O D E L O S SOLBEUPUNASAM INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Dr. ANGEL QUISPE T ALLA aquispet@unasam.edu.pe En un sistema cerrado los cuerpos intercambian energía por radiación hasta que su temperatura se iguale. El tipo de superficie de un cuerpo es importante en este intercambio. Como todo material, cuando un alimento es expuesto a ondas, parte de ellas se absorben y transforman en calor, otra parte se refleja y otra parte se transmite a través de él: DESDOBLAMIENTO DE LA ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA INCIDENTE EN UN ALIMENTO
La absorbancia de un alimento depende de su naturaleza química, color y estado de su superficie, además de las característica del emisor (la discriminación de las ondas electromagnéticas que emite, o distribución espectral de su radiación). Mientras mas agua contenga, mejor absorbente es; otros constituyentes que absorben energía en los alimentos son las proteínas, los azúcares y los lípidos
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LED UFSE E R Z O D E S U S HIJOSDEPENDEELP R O G R E S O D E L O S SOLBEUPUNASAM INGENIERÍA DE ALIMENTOS I - CLASE PRESENCIAL Dr. ANGEL QUISPE TALLA – UNASAM – FIIA Dr. ANGEL QUISPE T ALLA aquispet@unasam.edu.pe Todos los cuerpos también emiten energía. A una misma temperatura , y en equilibrio con los alrededores, el valor de la emisividad y la absorbancia de un cuerpo son los mismos: Un cuerpo negro se define como aquel que absorbe toda la energía que recibe (a =1)
