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.
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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.
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