Każdy materiał pochłania i odbija część energii słonecznej. Jednak niektóre materiały pochłaniają znacznie więcej niż odbijają i na odwrót. Ilość energii słonecznej, jaką materiał pochłonie lub odbije, zależy od wielu właściwości fizycznych. Materiały gęste mają tendencję do pochłaniania większej ilości energii słonecznej niż materiały o mniejszej gęstości. Kolor i powłoka wpływają również na ilość energii słonecznej, którą obiekt może pochłaniać lub odbijać.
Właściwości materiału
Wraz ze wzrostem gęstości materiału zwykle wzrasta również jego zdolność do pochłaniania energii słonecznej. Na przykład gęste materiały, takie jak adobe, beton i cegła, pochłaniają dużą ilość energii słonecznej. Materiały o mniejszej gęstości, takie jak styropian i niektóre drewno, nie pochłaniają tak dużo energii słonecznej. Te właściwości mogą się różnić w zależności od powłoki materiału. Na przykład, gdyby gęsty materiał, taki jak beton, został pokryty powłoką o wysokim współczynniku odbicia, nie zaabsorbowałby tak dużej ilości energii.
Jak kolor wpływa na absorpcję i odbicie?
Energia słoneczna dociera do nas na różnych długościach fal. Różne długości fal związane ze światłem widzialnym składają się na różne kolory tęczy. Kiedy widzimy kolor materiału, widzimy odbicie tej długości fali światła. Na przykład niebieski materiał odbija niebieskie światło. Białe materiały odbijają dużą ilość światła widzialnego. Czarne materiały pochłaniają dużą ilość światła widzialnego. Dlatego ciemniejsze materiały będą pochłaniać więcej energii słonecznej niż lżejsze materiały.
Dokąd idzie energia?
Kiedy materiał pochłania energię słoneczną, energia jest przekazywana atomom w tym materiale. Ostatecznie materiał ten jest uwalniany w postaci ciepła. W zależności od właściwości materiału proces ten może przebiegać z różną prędkością i intensywnością. Na przykład beton będzie uwalniał ciepło powoli, podczas gdy kawałek metalu może szybko promieniować ciepło po jego wchłonięciu. Różnica w emisji ciepła jest związana z różnicą przewodności cieplnej materiałów. Metal przewodzi ciepło łatwiej niż beton. Dlatego ciepło będzie rozprzestrzeniać się przez metal szybciej niż przez beton.
Jak możemy wykorzystać tę wiedzę?
Potrafimy wykorzystać wiedzę o właściwościach materiałów do konstruowania wydajnych urządzeń, budynków i innych technologii. Na przykład właściwości materiałów związane z emisją ciepła są niezwykle przydatne w budowie pasywnych konstrukcji solarnych. W pasywnym budynku wykorzystującym energię słoneczną ważne jest użycie materiału, który będzie magazynował energię słoneczną w ciągu dnia i powoli ją emitował w ciągu nocy. W projektowaniu budynków właściwość ta nazywana jest „masą termiczną materiału”.