Ogni materiale assorbe e riflette parte dell'energia solare. Tuttavia, alcuni materiali assorbono molto più di quanto riflettono e viceversa. La quantità di energia solare che un materiale assorbirà o rifletterà dipende da una serie di proprietà fisiche. I materiali densi tendono ad assorbire più energia solare rispetto ai materiali meno densi. Il colore e il rivestimento influiscono anche sulla quantità di energia solare che un oggetto può assorbire o riflettere.
Proprietà dei materiali
All'aumentare della densità di un materiale, aumenta anche la sua capacità di assorbire l'energia solare. Ad esempio, i materiali densi, come mattoni, cemento e mattoni, assorbono una grande quantità di energia solare. I materiali meno densi, come il polistirolo e un po' di legno, non assorbono tanta energia solare. Queste proprietà possono variare a seconda del rivestimento del materiale. Ad esempio, se un materiale denso come il cemento fosse rivestito con un rivestimento altamente riflettente, non assorbirebbe tanta energia.
In che modo il colore influisce sull'assorbimento e sulla riflessione?
L'energia solare ci raggiunge a diverse lunghezze d'onda. Le diverse lunghezze d'onda associate alla luce visibile costituiscono i diversi colori dell'arcobaleno. Quando vediamo il colore di un materiale, stiamo vedendo il riflesso di quella lunghezza d'onda della luce. Ad esempio, un materiale blu riflette la luce blu. I materiali bianchi riflettono una grande quantità di luce visibile. I materiali neri assorbono una grande quantità di luce visibile. Pertanto, i materiali più scuri assorbiranno più energia solare rispetto ai materiali più leggeri.
Dove va l'energia?
Quando un materiale assorbe l'energia solare, l'energia viene trasferita agli atomi di quel materiale. Alla fine, questo materiale viene rilasciato sotto forma di calore. A seconda delle proprietà del materiale, questo processo può avvenire a velocità e intensità diverse. Ad esempio, il calcestruzzo rilascerà calore lentamente, mentre un pezzo di metallo potrebbe irradiare calore rapidamente dopo averlo assorbito. La differenza di emissione di calore è correlata alla differenza di conduttività termica dei materiali. Il metallo conduce il calore più facilmente del cemento. Pertanto, il calore si diffonderà attraverso il metallo più rapidamente di quanto non faccia attraverso il cemento.
Come possiamo usare questa conoscenza?
Possiamo utilizzare la conoscenza delle proprietà dei materiali per costruire dispositivi, edifici e altre tecnologie efficienti. Ad esempio, le proprietà dei materiali relative all'emissione di calore sono estremamente utili nella costruzione di strutture solari passive. In un edificio solare passivo, è importante utilizzare materiale che immagazzini l'energia solare del giorno e la emetta lentamente durante la notte. Nella progettazione degli edifici, questa proprietà è chiamata "massa termica" di un materiale.