Esta pregunta se presentó en el laboratorio que acabamos de completar. Compare sus resultados y conclusiones con los hechos presentados a continuación.
El aumento de temperatura de un material depende de dos propiedades: (1) la cantidad de energía absorbida por el material (albedo) y (2) cuánta energía se requiere para calentar el material (capacidad de calor específica).
Normalmente, la temperatura de los materiales cercanos a la superficie de la Tierra, como la arena, el suelo y las rocas, depende de lo bien que puedan absorber el calor del sol. El sol calienta materiales por radiación. Parte de la energía del sol se refleja y parte es absorbida por el material. Como regla general, los materiales de color oscuro absorben más energía irradiada que los materiales de color claro. Si algo es muy reflectante decimos que tiene un «albedo» alto. Un material perfectamente negro tiene un albedo de 0 (sin reflexión). Un material perfectamente blanco tiene un albedo de 1,0 (reflexión total). Si colocas una piedra negra y una piedra blanca a la misma luz del sol, la piedra negra se calentará más que la piedra blanca. Esta es la razón por la que las personas en climas cálidos y soleados generalmente usan ropa blanca. El albedo de algunos materiales:
– Hielo & Nieve fresca: 0.9 ALTAMENTE REFLECTANTE
– Nubes: 0.5-0.9 ALTAMENTE REFLECTANTE
– Arena: 0.35
– La Tierra (media): 0.31
– Pastizales: 0.18 – 0.25
– Bosque: 0.07-0.18 REFLEXIÓN BAJA
– Agua: 0.06-0.1 REFLEXIÓN BAJA
El «efecto albedo» de los casquetes polares de la Tierra afecta el clima global. La nieve y el hielo reflejan el calor del sol. El calentamiento global está derritiendo el hielo polar, lo que significa que se refleja menos calor, lo que lleva a un mayor calentamiento.
La capacidad calorífica específica es una medida de cuánta energía se necesita para elevar la temperatura de un material en cierta cantidad. Los valores para algunos materiales, en Julios por gramo (J/g) por grado Kelvin son:
– Agua: 4.19 LOTES DE ENERGÍA PARA CALENTAR
– Hielo: 2.01
– Roca (promedio): 2.00
– Arena húmeda (20% de agua): 1.50
– Suelo húmedo: 1.48
– Arena seca: 0.84
– Tierra con vegetación: 0.83
– Nieve: 0.78
– Aire: 0.70 REQUIERE MUY POCA ENERGÍA PARA CALENTAR, llena los espacios entre las partículas de muchos materiales.
El agua tarda aproximadamente cuatro veces más en calentarse que la tierra, que es la forma en que nuestros océanos ayudan a mantener temperaturas moderadas en todo el mundo.
Otro factor a considerar es que los árboles y la vegetación, así como la cubierta de nieve, enfrían el aire y el suelo debajo al proporcionar sombra de la radiación del sol y a través del efecto de enfriamiento del agua que se evapora de las hojas.
Entonces, para responder a la pregunta: el suelo seco desnudo de color oscuro absorberá más energía que la arena seca de color claro. Sin embargo, el suelo generalmente contiene más agua que la arena, en cuyo caso requerirá más energía para calentarse. Esto se puede experimentar alrededor de una playa, donde la arena seca a menudo es mucho más caliente que el suelo cercano. Es probable que el suelo con vegetación o suelo húmedo sea aún más fresco.
¿Qué material se calentó más rápido y se convirtió en el más caliente en los datos de su clase? ¿Puede explicar estos resultados?
Tarea:
Usando la hipótesis, el procedimiento y los resultados que encontró en la clase, escriba una conclusión para el laboratorio. Comience por discutir su hipótesis y por qué ese resultado parecía probable que ocurriera en su experimento. Luego, discuta los resultados que su grupo encontró, dado lo que ahora sabe, ¿son consistentes? ¿Concordaron sus resultados con el pasaje presentado arriba? Si no, ¿cuáles son algunas de las posibles razones de las discrepancias? Termina diciendo lo que aprendiste, cómo se podría mejorar el experimento si lo volvieras a hacer y cualquier otro punto importante.