Каждый материал поглощает и отражает часть солнечной энергии. Однако некоторые материалы поглощают гораздо больше, чем отражают, и наоборот. Количество солнечной энергии, которое материал будет поглощать или отражать, зависит от ряда физических свойств. Плотные материалы, как правило, поглощают больше солнечной энергии, чем менее плотные. Цвет и покрытие также влияют на количество солнечной энергии, которую объект может поглощать или отражать.
Свойства материала
По мере увеличения плотности материала обычно увеличивается и его способность поглощать солнечную энергию. Например, плотные материалы, такие как саман, бетон и кирпич, поглощают большое количество солнечной энергии. Менее плотные материалы, такие как пенополистирол и некоторое количество дерева, не поглощают столько солнечной энергии. Эти свойства могут варьироваться в зависимости от покрытия материала. Например, если бы плотный материал, такой как бетон, был покрыт высокоотражающим покрытием, он не поглотил бы столько энергии.
Как цвет влияет на поглощение и отражение?
Солнечная энергия достигает нас на разных длинах волн. Разные длины волн, связанные с видимым светом, составляют разные цвета радуги. Когда мы видим цвет материала, мы видим отражение света этой длины волны. Например, синий материал отражает синий свет. Белые материалы отражают большое количество видимого света. Черные материалы поглощают большое количество видимого света. Следовательно, более темные материалы будут поглощать больше солнечной энергии, чем более легкие.
Куда уходит энергия?
Когда материал поглощает солнечную энергию, энергия передается атомам в этом материале. В конце концов, этот материал выделяется в виде тепла. В зависимости от свойств материала этот процесс может происходить с разной скоростью и интенсивностью. Например, бетон будет медленно выделять тепло, тогда как кусок металла может быстро излучать тепло после его поглощения. Разница в теплоотдаче связана с разницей в теплопроводности материалов. Металл лучше проводит тепло, чем бетон. Таким образом, тепло будет распространяться по металлу быстрее, чем по бетону.
Как мы можем использовать эти знания?
Мы можем использовать знания о свойствах материалов для создания эффективных устройств, зданий и других технологий. Например, свойства материала, связанные с тепловыделением, чрезвычайно полезны при строительстве пассивных солнечных структур. В пассивном солнечном здании важно использовать материал, который будет накапливать дневную солнечную энергию и медленно излучать ее в течение ночи. В проектировании зданий это свойство называется «тепловой массой» материала.
