Elk materiaal absorbeert en reflecteert wat zonne-energie. Sommige materialen absorberen echter veel meer dan ze reflecteren, en vice versa. De hoeveelheid zonne-energie die een materiaal zal absorberen of weerkaatsen hangt af van een aantal fysische eigenschappen. Dichte materialen hebben de neiging om meer zonne-energie te absorberen dan minder dichte materialen. Kleur en coating hebben ook invloed op de hoeveelheid zonne-energie die een object kan absorberen of weerkaatsen.
Materiaaleigenschappen
Naarmate de dichtheid van een materiaal toeneemt, neemt ook het vermogen om zonne-energie te absorberen toe. Dichte materialen, zoals adobe, beton en baksteen, absorberen bijvoorbeeld een grote hoeveelheid zonne-energie. Minder dichte materialen, zoals piepschuim en wat hout, nemen niet zoveel zonne-energie op. Deze eigenschappen kunnen variëren afhankelijk van de coating van het materiaal. Als een dicht materiaal zoals beton bijvoorbeeld gecoat zou zijn met een sterk reflecterende coating, zou het niet zoveel energie absorberen.
Hoe beïnvloedt kleur absorptie en reflectie?
Zonne-energie bereikt ons op verschillende golflengten. De verschillende golflengten die met zichtbaar licht worden geassocieerd, vormen de verschillende kleuren van de regenboog. Als we de kleur van een materiaal zien, zien we de reflectie van die golflengte van licht. Een blauw materiaal reflecteert bijvoorbeeld blauw licht. Witte materialen reflecteren een grote hoeveelheid zichtbaar licht. Zwarte materialen absorberen een grote hoeveelheid zichtbaar licht. Daarom zullen donkere materialen meer zonne-energie absorberen dan lichtere materialen.
Waar gaat de energie naartoe?
Wanneer een materiaal zonne-energie absorbeert, wordt de energie overgedragen aan de atomen in dat materiaal. Uiteindelijk komt dit materiaal als warmte vrij. Afhankelijk van de eigenschappen van het materiaal kan dit proces met verschillende snelheden en intensiteiten plaatsvinden. Beton zal bijvoorbeeld langzaam warmte afgeven, terwijl een stuk metaal na absorptie snel warmte kan uitstralen. Het verschil in warmteafgifte hangt samen met het verschil in thermische geleidbaarheid van de materialen. Metaal geleidt warmte beter dan beton. Daarom zal warmte zich sneller door metaal verspreiden dan door beton.
Hoe kunnen we deze kennis gebruiken?
We kunnen de kennis van materiaaleigenschappen gebruiken om efficiënte apparaten, gebouwen en andere technologie te bouwen. Materiaaleigenschappen met betrekking tot warmteafgifte zijn bijvoorbeeld uiterst nuttig bij het bouwen van passieve zonne-energiestructuren. In een passief zonnegebouw is het belangrijk om materiaal te gebruiken dat de zonne-energie van de dag opslaat en 's nachts langzaam uitstraalt. In het ontwerp van gebouwen wordt deze eigenschap de 'thermische massa' van een materiaal genoemd.