Calculadora de Radiación Térmica (Ley de Stefan-Boltzmann, Q=εσA·T⁴)

Calculadora de Radiación Térmica (Ley de Stefan-Boltzmann, Q=εσA·T⁴) | Herramienta online gratis | Elysia Tools

Guía de uso de la herramienta

Conoce cuándo usar esta herramienta, qué admite y cómo la aplican los usuarios.

Datos clave

Categoría: Math & Numbers
Tipos de entrada: number, select
Tipo de salida: json
Cobertura de ejemplos: 4
API disponible: Sí

Resumen

La calculadora de radiación térmica aplica la ley de Stefan-Boltzmann para obtener la potencia emisiva de un cuerpo negro, la potencia radiada total de una superficie y, si se indica la temperatura del entorno, la radiación neta. Admite emisividad, temperatura en K, °C o °F y área en m² o cm².

Cuándo usarlo

Para calcular la potencia radiada por una superficie negra o gris a partir de su emisividad, temperatura y área.
Para estimar la radiación térmica neta entre una superficie caliente y un entorno más frío.
Para comprobar resultados de transferencia de calor radiativa usando unidades de temperatura y área compatibles.

Cómo funciona

1Introduce la emisividad ε de la superficie, con un valor mayor que 0 y hasta 1; usa ε=1 para un cuerpo negro ideal.
2Indica la temperatura absoluta T y selecciona Kelvin, Celsius o Fahrenheit. Los valores en °C y °F se convierten a Kelvin.
3Introduce el área radiante A y selecciona m² o cm².
4Opcionalmente, añade la temperatura del entorno T₀ para calcular también la radiación neta Q_net; el resultado muestra E_b en W/m² y las potencias en W.

Casos de uso

Análisis de transferencia de calor radiativa en superficies calientes, equipos y componentes.
Estimación de la energía radiada por cuerpos negros o grises en cálculos térmicos.
Comprobación rápida de ejercicios de termodinámica y aplicaciones de la ley de Stefan-Boltzmann.

Ejemplos

1. Radiación de un cuerpo negro a 300 K

Estudiante de termodinámica

Contexto

Se quiere verificar la potencia emisiva de un cuerpo negro ideal con una superficie de 1 m² a 300 K.

Problema

Calcular la potencia emisiva por unidad de superficie y la potencia radiada total.

Cómo usarlo

Introduce ε=1, T=300, selecciona K, indica A=1 y selecciona m². Deja vacía la temperatura del entorno.

Emisividad: 1; temperatura: 300 K; área: 1 m²; decimales: 4.

Resultado

La calculadora obtiene E_b=459,3003 W/m² y Q_rad=459,3003 W. No calcula Q_net porque no se indicó T₀.

2. Radiación neta de una superficie a 100 °C

Ingeniera de transferencia de calor

Contexto

Una superficie gris con ε=0,8 tiene 0,5 m² de área y está a 100 °C, mientras que el entorno se encuentra a 27 °C.

Problema

Determinar la potencia radiada total y el intercambio radiativo neto con el entorno.

Cómo usarlo

Introduce ε=0,8, T=100, selecciona °C, indica A=0,5 m² y añade T₀=27 °C.

Preguntas frecuentes

¿Qué calcula esta herramienta?

Calcula la potencia emisiva del cuerpo negro E_b, la potencia radiada total Q_rad y, con T₀, la radiación neta Q_net.

¿Qué valor de emisividad debo usar?

Introduce la emisividad de la superficie entre 0 y 1. Para un cuerpo negro ideal, usa ε=1.

¿Puedo introducir la temperatura en Celsius o Fahrenheit?

Sí. Puedes seleccionar K, °C o °F; la calculadora convierte °C y °F a temperatura absoluta en Kelvin.

¿Para qué sirve la temperatura del entorno?

Es opcional y permite calcular la radiación neta entre la superficie y el entorno mediante la diferencia de sus temperaturas absolutas elevadas a la cuarta potencia.

¿Qué unidades acepta para el área?

Puedes introducir el área en metros cuadrados (m²) o centímetros cuadrados (cm²).

Emisividad: 0,8; temperatura: 100 °C; área: 0,5 m²; temperatura del entorno: 27 °C; decimales: 4.

3. Cálculo con área en centímetros cuadrados

Técnico de laboratorio

Contexto

Se necesita estimar la radiación de una pequeña superficie con un área expresada en cm², evitando convertirla manualmente a m².

Problema

Usar una emisividad de 0,8, una temperatura de 100 °C y un área de 5.000 cm² para obtener la potencia radiada.

Cómo usarlo

Introduce ε=0,8, T=100, selecciona °C, indica A=5.000 y selecciona cm². No añadas temperatura del entorno si solo necesitas Q_rad.

Emisividad: 0,8; temperatura: 100 °C; área: 5.000 cm²; unidad de área: cm²; decimales: 4.

Resultado

El área se interpreta como 0,5 m² y la potencia radiada calculada es Q_rad=439,7497 W.

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Cuándo usarlo

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Casos de uso

Ejemplos

1. Radiación de un cuerpo negro a 300 K

2. Radiación neta de una superficie a 100 °C

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