Inhalt
- 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 Sonnenenergie. Einige Materialien absorbieren jedoch weit mehr als sie reflektieren und umgekehrt. Die Menge an Sonnenenergie, die ein Material absorbiert oder reflektiert, hängt von einer Reihe physikalischer Eigenschaften ab. Dichte Materialien neigen dazu, mehr Sonnenenergie zu absorbieren 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, nimmt typischerweise auch seine Fähigkeit zur Absorption von Sonnenenergie zu. Beispielsweise absorbieren dichte Materialien wie Lehm, Beton und Ziegel eine große Menge Sonnenenergie. Weniger dichte Materialien wie Styropor und etwas Holz absorbieren nicht so viel Sonnenenergie. Diese Eigenschaften können je nach Beschichtung des Materials variieren. Wenn beispielsweise ein dichtes Material wie Beton mit einer hochreflektierenden 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 des sichtbaren Lichts bestimmen die verschiedenen Farben des Regenbogens. Wenn wir eine Materialfarbe sehen, sehen wir die Reflexion dieser Lichtwellenlänge. Beispielsweise reflektiert ein blaues Material blaues Licht. Weiße Materialien reflektieren viel sichtbares Licht. Schwarze Materialien absorbieren viel sichtbares Licht. Daher absorbieren dunklere Materialien mehr Sonnenenergie als leichtere.
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 Materialeigenschaften kann dieser Prozess bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Intensitäten ablaufen. Beispielsweise setzt Beton Wärme nur langsam frei, während ein Metallstück nach seiner Absorption möglicherweise schnell Wärme abstrahlt. Der Unterschied in der Wärmeabgabe hängt mit dem Unterschied in der Wärmeleitfähigkeit der Materialien zusammen. Metall leitet Wärme leichter als Beton. Daher breitet sich Wärme durch Metall schneller aus als durch Beton.
Wie können wir dieses Wissen nutzen?
Wir können die Kenntnis der Materialeigenschaften nutzen, um effiziente Geräte, Gebäude und andere Technologien zu konstruieren. Beispielsweise sind Materialeigenschaften im Zusammenhang mit der Wärmeabgabe beim Bau passiver Solarkonstruktionen äußerst nützlich. In einem passiven Solargebäude ist es wichtig, Material zu verwenden, das die Sonnenenergie der Tage speichert und über Nacht langsam abgibt. In der Bauplanung wird diese Eigenschaft als "thermische Masse" bezeichnet.