jueves, 29 de noviembre de 2007

Todas las energías provienen del sol


Las energías de que disponemos en nuestro planeta, exceptuando quizás la energía nuclear de fisión, provienen del astro Rey; de esta manera la energía hidráulica, eólica, la de las mareas, los compuestos, biomasa, las en energías fósiles, la geotérmica... todas estas energías provienen del Sol. Éste calienta el aire de la tierra y lo hace ascender, así se crean las corrientes de aire y el viento, 6·10^21 J de energía se producen en un año; el sol envía energía calorífica y luminosa que las plantas utilizan para sintetizar sus minerales y poder realizar los procesos de fotosíntesis, esas plantas crecen y se pueden quemar para obtener calor, o pueden quedar cubiertas de lodo y experimentar durante siglos transformaciones metamórficas para convertirse en carbón o gracias a las bacterias en gas y en petróleo, los combustibles fósiles podrían darnos unos 3·10^22 J. Al igual que con el viento, el Sol calienta el mar y da lugar gradientes térmicos, 6·10^18 J al año; calentando el mar el Sol evapora el agua que se transforma en vapor de agua, en nubes, en lluvia y en ríos, es decir, en energía mecánica o hidráu-lica, 35·10^28 J al año, de los cuales menos del 50% son aprovechables a lo largo del año; la energía química de pilas y demás; la biomasa, el conjunto de residuos vegetales y animales que quemados darían 3·10^21 J; las mareas, resultado de la atracción que ejercen el sol y la luna sobre la tierra y sobre el mar, 10^18 J al año... podríamos seguir así un buen rato pero queda ya claro que el sol es la base de la vida en nuestro planeta, que nos envía mucha energía y que es lógico que intentemos utilizarla de algún modo.

¿Qué es la energía solar?

La energía solar es la energía radiante producida en el Sol como resultado de reacciones nucleares de fusión que llegan a la Tierra a través del espacio en cuantos de energía llamados fotones que interactúan con la atmósfera y la superficie terrestres. La intensidad de la radiación solar en el borde exterior de la atmósfera, si se considera que la Tierra está a su distancia promedio del Sol, se llama constante solar, y su valor medio es de unas 2 cal/min/cm2.
El Sol, en concreto la radiación solar interceptada por la tierra en su desplazamiento a su alrededor, constituye la principal fuente de energía renovable a nuestro alcance. Nuestro planeta recibe del Sol la asombrosa cantidad de energía anual de 5,4 x 10^24 J, una cifra que representa 4.500 veces el consumo mundial de energía. Aunque
es muy abundante el aprovechamiento de la radiación solar está condicionada por tres aspectos: la intensidad de radiación solar recibida por la tierra, los ciclos diarios y anuales a los que está sometida y las condiciones climatológicas de cada emplazamiento.
En general la radiación solar hace referencia a los valores de irradiación global, es decir, la unidad de energía recibida por unidad de superficie en un tiempo determinado. Estos valores normalmente hacen referencia a la energía que proviene directamente del disco solar (radiación directa) y la energía que, difundida por la atmósfera, puede llegar al 100% de la global.
La radiación solar es una forma de energía de baja concentración, fuera de la atmósfera, la intensidad de radiación oscila entre 1.300 y 1.400 W/m^2. Las p
érdidas en la atmósfera por absorción, reflexión y dispersión la reducen un 30%. Si las condiciones climatológicas son buenas podemos llegar a tener 1000 W/m^2, aunque si las condiciones son pésimas podemos tener sólo 50 W/m^2, por eso estamos obligados a utilizar superficies de captación grandes.

Energía, la energía en paquetes, física cuántica.



La teoría cuántica se mueve alrededor de las interacciones entre materia y radiación. La teoría cuántica dice que la materia sólo puede emitir o absorber energía en pequeñas cantidades llamadas cuantos. Ésta teoría intenta explicar por ejemplo la anteriormente mencionada doble naturaleza de la luz.
Planck estudió la posibilidad de que existiera lo que llamaba cuerpo negro, un cuerpo capaz de absorber toda la energía que se le diese sin emitir radiaciones y a su vez volverla a emitir a cualquier temperatura. El material que más se le acerca es el negro de carbón, capaz de absorber el 97% de la energía en forma de ra
diación que incida sobre él y, por tanto de reflejar sólo el 3%. Planck al ver que ningún material tenía las características de cuerpo negro empezó a introducir el concepto de cuanto de energía. Los materiales según la temperatura en la que se encuentran emiten radiaciones concretas... su fórmula decía que la energía se irradia en cuantos, cuya energía es hv, donde y es la frecuencia de la radiación y h la constante de Planck.
Einstein más tarde, una vez sentadas las bases de la mecánica cuántica, la utilizó para explicar el efecto fotoeléctrico: la energía que genera la radiación no es proporcional a su intensidad, sino a su frecuencia, por debajo de cierta frecuencia ya no se emite energía. Einstein supone que un cuanto da un electrón, pues si la energía de un cuanto depende de la frecuencia, la energía de un átomo depende de la frecuencia.

La luz.
La luz está formada por do
s campos, uno eléctrico y otro magnético, que oscilan perpendicularmente entre sí. La luz se puede comportar de dos formas: de forma ondulatoria y de forma corpuscular, ya que cumple fenómenos relacionados con las dos, por ejemplo: La luz puede ser reflejada, puede atravesar un cristal, da energía a los átomos, los mueve...
La luz visible es una franja muy estrecha del espectro electrom
agnético que incluye muchos tipos de onda. Por encima del espectro, visible, es decir, ondas electromagnéticas de una frecuencia mayor que la luz hay los rayos ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma, muy peligrosos debido a su alto contenido energético y dado que pueden penetrar casi todas las superficies. Por debajo del espectro tenemos ondas de radio, televisión, y las microondas, de los hornos microondas, claro.
Cuando la luz interactúa con átomos se comporta como una partícula, esa partícula al chocar con un átomo le da energía, haciendo que los electrones que hay dentro del átomo asciendan a un nivel superior de energía, para más tarde volver a su posición inicial y emitir energía otra vez.