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viernes, 14 junio 2024

Absorción del calor

Ciencia y tecnologíaAbsorción del calor

Esta foto recoge un experimento realmente curioso en el que unos polos de distinto color son expuestos directamente al sol y después fotografiados con una cámara térmica que mide la temperatura.

Como ves los polos blancos y amarillos aparecen azules en la fotografía térmica porque aunque todos reciben la misma cantidad de radiación solar, los colores claros la reflejan en mayor medida y los colores oscuros la absorben.

Siempre aparecerá quien diga que eso no puede ser así porque los beduinos que recorren los desiertos africanos van vestidos con ropas oscuras precisamente para evitar el calor pero esto tiene otra explicación: la ropa oscura de los beduinos que nosotros vemos es solo la capa exterior de su vestimenta y ese ropaje tiene capas intermedias separadas entre sí antes de llegar al cuerpo de manera que se genera un movimiento de convección que aunque calienta la capa exterior de la vestimenta arrastra lejos del cuerpo el calor exterior junto con el calor que éste genera. Habría que hacer un experimento con la misma cantidad de ropa y el mismo género pero siendo todo de color blanco para ver qué resultado daba… aunque me imagino yo que a esos beduinos les iba a durar la ropa dos días blanca… y por ahí van los tiros.

Por supuesto de esto no se puede extraer una regla universal que diga que en el verano siempre hay que ir vestido de blanco porque habrá que tener en cuenta otros factores como la protección frente a la radiación solar, la atracción de los mosquitos o la eficacia a la hora de evacuar la transpiración que tienen algunos tejidos técnicos.

En cualquiera de estos casos lo aconsejable es que la ropa en verano vaya un poco holgada para dejar circular el aire.

¿Cómo se produce la absorción del calor?

Aunque parece trivial, entender cómo se produce este calentamiento requiere sumergirse en los principios de la física cuántica y la termodinámica.

Primero, es esencial comprender qué es exactamente la radiación solar. Esta radiación es una mezcla de ondas electromagnéticas de diversas longitudes que viajan desde el sol hasta la tierra. Incluye rayos ultravioleta, luz visible y radiación infrarroja. Cuando esta energía llega a la Tierra, interactúa de diversas formas con los átomos que componen la atmósfera y la superficie terrestre.

A nivel atómico, la absorción del calor se produce principalmente cuando los fotones de la radiación solar chocan con los átomos o moléculas. Un fotón es una partícula elemental que transporta energía electromagnética. Cada fotón tiene una cantidad específica de energía que depende de su longitud de onda; los fotones con longitudes de onda cortas, como los ultravioletas, llevan más energía que aquellos con longitudes de onda más largas, como los infrarrojos.

Cuando un fotón colisiona con un átomo, puede transferir su energía al átomo, provocando varios efectos. Uno de los principales es la excitación electrónica. En este proceso, la energía del fotón se utiliza para mover un electrón a un nivel de energía superior dentro del átomo. Este estado excitado es inestable, y cuando el electrón regresa a su estado original, la energía absorbida se libera en forma de calor. Este calor es lo que finalmente percibimos al estar expuestos al sol.

Además de la excitación electrónica, la energía de los fotones puede causar que las moléculas que forman vibren o roten con más intensidad. Esto se debe a que la energía del fotón se puede convertir en energía cinética de los átomos, aumentando el movimiento de las molécula. Este incremento en el movimiento molecular también se manifiesta como calor.

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