- Materialeigenschaften
- Wie wirkt sich Farbe auf Absorption und Reflexion aus?
- Wohin geht die Energie?
- Wie können wir dieses Wissen nutzen?
Jedes Material absorbiert und reflektiert etwas Solarenergie. Einige Materialien absorbieren jedoch viel mehr als sie reflektieren und umgekehrt. Die Menge an Solarenergie, die ein Material absorbiert oder reflektiert, hängt von einer Reihe von physikalischen Eigenschaften ab. Dichte Materialien absorbieren mehr Sonnenenergie als weniger dichte Materialien. Farbe und Beschichtung beeinflussen auch die Menge an Sonnenenergie, die ein Objekt absorbieren oder reflektieren kann.
Materialeigenschaften
Wenn die Dichte eines Materials zunimmt, steigt typischerweise auch seine Fähigkeit, Sonnenenergie zu absorbieren. Zum Beispiel absorbieren dichte Materialien wie Adobe, Beton und Ziegel eine große Menge an Sonnenenergie. Weniger dichte Materialien wie Styropor und etwas Holz absorbieren nicht so viel Sonnenenergie. Diese Eigenschaften können gemäß der Beschichtung des Materials variieren. Wenn zum Beispiel ein dichtes Material wie Beton mit einer stark reflektierenden Beschichtung beschichtet würde, würde es nicht so viel Energie absorbieren.
Wie wirkt sich Farbe auf Absorption und Reflexion aus?
Sonnenenergie erreicht uns bei verschiedenen Wellenlängen. Die verschiedenen Wellenlängen, die mit sichtbarem Licht verbunden sind, bilden die verschiedenen Farben des Regenbogens. Wenn wir die Farbe eines Materials sehen, sehen wir die Reflexion dieser Wellenlänge des Lichts. Zum Beispiel reflektiert ein blaues Material blaues Licht. Weiße Materialien reflektieren eine große Menge an sichtbarem Licht. Schwarze Materialien absorbieren eine große Menge an sichtbarem Licht. Daher absorbieren dunklere Materialien mehr Sonnenenergie als leichtere Materialien.
Wohin geht die Energie?
Wenn ein Material Sonnenenergie absorbiert, wird die Energie auf die Atome in diesem Material übertragen. Schließlich wird dieses Material als Wärme freigesetzt. Abhängig von den Eigenschaften des Materials kann dieser Prozess bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Intensitäten auftreten. Zum Beispiel wird Beton Wärme langsam abgeben, während ein Stück Metall Wärme schnell abgibt, nachdem es absorbiert wurde. Der Unterschied in der Wärmeemission hängt mit der Differenz der Wärmeleitfähigkeit der Materialien zusammen. Metall leitet Wärme schneller als Beton. Daher wird sich Wärme schneller durch das Metall ausbreiten als durch Beton.
Wie können wir dieses Wissen nutzen?
Wir können das Wissen über Materialeigenschaften nutzen, um effiziente Geräte, Gebäude und andere Technologien zu konstruieren. Zum Beispiel sind Materialeigenschaften, die mit Wärmeemission in Beziehung stehen, äußerst nützlich beim Aufbau passiver Solarstrukturen. In einem Passivsolargebäude ist es wichtig, Material zu verwenden, das die Sonnenenergie des Tages speichert und langsam über Nacht ausstrahlt. In der Gebäudeplanung wird diese Eigenschaft als "thermische Masse" eines Materials bezeichnet.
FAQ - 💬
❓ Was absorbiert Sonnenlicht?
👉 Absorption durch die AtmosphäreIn den höchsten Atmosphärenschichten absorbieren Sauerstoff- und Stickstoffmoleküle Gamma- und Röntgenstrahlung und die extrem kurzwellige Ultraviolettstrahlung bis zu Wellenlängen von ca. 0,2 Mikrometern, wodurch die starke Temperaturzunahme in der Thermosphäre verursacht wird.Сохраненная копия
❓ Welche Gegenstände absorbieren das Licht?
👉 Ein roter Gegenstand absorbiert alle Lichtstrahlen außer den roten, ein grüner alle Lichtstrahlen außer den grünen usw. Ein schwarzer Gegenstand absorbiert so gut wie alles Licht. Das Licht "verschwindet" dabei und seine Energie wird in den meisten Fällen in innere Energie umgewandelt (der Gegenstand wird wärmer).
❓ Welche Stoffe reflektieren Licht?
👉 Jede glatte, ebene Fläche (beispielsweise eine glatte Metallplatte, eine ruhige Wasseroberfläche, eine Fensterscheibe usw.) wirkt wie ein ebener Spiegel. Während eine blank polierte Metalloberfläche das gesamte einfallende Licht zurückwirft, wird von Glas oder Wasser nur einen Teil des einfallenden Lichts reflektiert.
❓ Was reflektiert Licht am besten?
👉 Die besten Oberflächen für die Reflexion von Licht sind sehr glatte Oberflächen, z. B. ein Glasspiegel oder poliertes Metall, obwohl fast alle Oberflächen Licht in einem gewissen Maß reflektieren.
❓ Welches Material lässt UV-Strahlung durch?
👉 Borosilikatglas (wie Jenaer Glas) lässt UV-Strahlung bis etwa 290 nm passieren, hochborhaltige Borosilikatgläser die UV-Strahlung bis etwa 180 nm. Für UV-A ist Fensterglas durchlässig. Strahlung unterhalb von 290 nm transmittiert durch natürliche oder synthetische Quarzkristalle.
❓ Welche Farbe reflektiert am besten die Sonne?
👉 Das ist deshalb so, weil dunkle Farben das Sonnenlicht verschlingen, man sagt sie „absorbieren“ das Licht. Weiße Flächen nehmen fast keine Sonnenstrahlen auf, sondern werfen diese wieder zurück. Das heißt, sie „reflektieren“ das Sonnenlicht. Das weiße Blatt Papier wird daher nicht so schnell warm wie das schwarze.
❓ Was ist der Unterschied zwischen Reflexion und Absorption?
👉 Es gilt also: elektromagnetische Wellen wie Licht können sowohl reflektiert als auch absorbiert werden. Bei einer Reflexion werden sie von einer Oberfläche zurückgeworfen, bei der Absorption von einer Oberfläche aufgenommen und in Wärme umgewandelt. Unterschiedliche Materialien und Oberflächen reflektieren und absorbieren unterschiedlich stark.
❓ Was sind erneuerbare Energien?
👉 Erneuerbare Energien definieren und Geräte aus dem Alltag nennen, welche keinen Strom benötigen. Eigenes Wissen zur Sonne notieren und mithilfe des Films die Fragen zur Sonne als Energiequelle beantworten. (Ankreuzaufgabe) Die Lückentexte zu verschiedenen Oberflächen, zu Sonnenkollektoren und Solarkochern ausfüllen und Skizzen dazu erstellen.
❓ Was ist der Unterschied zwischen solarer und reflektierter Strahlung?
👉 Das bedeutet, dass dieser Teil von der Oberfläche aufgenommen und zum Beispiel in Energie umgewandelt wird. Der andere Teil der solaren Strahlung wird reflektiert, das heißt, die Strahlung wird wieder in die Atmosphäre abgegeben. Je höher der Anteil der reflektierten Strahlung ist, desto höher das Reflexionsvermögen und infolgedessen die Albedo.
❓ Was ist reflektiertes Licht?
👉 Das reflektierte Licht ist das, was wir als Farbe sehen. Pflanzen erscheinen uns zum Beispiel grün, weil sie viel Chlorophyll a - und b -Moleküle enthalten, die grünes Licht reflektieren. Eine optimale Lichtabsorption tritt bei unterschiedlichen Pigmenten bei unterschiedlichen Wellenlängen auf.