El radiómetro solar

Mario Alberto Arrastía Ávila
Licenciado en Educación, Especialidad
de Física y Astronomía, Jefe de la Cátedra
de Educación Energética y Medioambiental,
del Instituto Superior Pedagógico
Enrique José Varona (ISPEJV).
Tel. (537) 2092144.
E-mail:hcf@infomed.sld.cu

El radiómetro solar, radiómetro de Croques o molino de luz, permite demostrar cómo la energía solar puede ser transformada en energía mecánica.

 

Consta de un bulbo de vidrio de espesor muy fino, en cuyo interior existe un tubo, también de vidrio, que tiene acoplada una aguja. Sobre la aguja descansa una ampolleta a la cual se acopla una cruceta muy ligera, cuyas aletas tienen una cara plateada y la otra ennegrecida. Del interior del tubo se extrae una determinada cantidad de aire, pero sin llegar a hacer alto vacío.

Al colocar el radiómetro bajo la influencia de la luz que emana de una lámpara fluorescente o de un bombillo fluorescente compacto, la cruceta permanece inmóvil. Sin embargo, al exponerlo a la radiación solar directa se observa que la cruceta comienza a girar vertiginosamente. ¿Por qué ocurre esto?

La respuesta es que el giro de la cruceta se debe a los efectos radiométricos influenciados por la radiación solar. Los efectos radiométricos surgen en el interior del aparato donde el aire está enrarecido, a causa de la diferencia de temperatura entre las caras de las aletas. Las caras ennegrecidas absorben más radiación solar que las caras plateadas y por eso alcanzan una mayor temperatura. Las moléculas de aire que impactan dichas caras salen despedidas con mayor velocidad que las que lo hacen contra las paredes plateadas, rebotan contra las paredes interiores del bulbo de vidrio y al chocar nuevamente con la cara ennegrecida le comunican una mayor velocidad.

Debido a esto, las aletas experimentan un cambio de su velocidad y de su cantidad de movimiento (producto de la masa por la velocidad). La fuerza sobre la cara ennegrecida es mayor que sobre la otra, lo que provoca que aparezca una fuerza resultante que finalmente hace girar a la cruceta. El enrarecimiento del aire en el interior del bulbo de vidrio garantiza que la fuerza, surgida debido a la influencia radiométrica, supere a la fuerza de fricción de las aletas con el aire al producirse el movimiento de rotación. Para ello, la presión en el interior del bulbo de vidrio debe ser tal que el recorrido libre medio de las moléculas sea del orden de las dimensiones del propio aparato, pues de lo contrario las moléculas chocarían entre sí y desaparecería el efecto radiométrico.

La explicación del funcionamiento de este dispositivo permite a los profesores motivar a los alumnos por el estudio de la energía solar. De no poseer el radiómetro solar en la dotación del laboratorio de Física, el análisis y discusión de su principio de funcionamiento deberá acompañarse de dibujos.