Profr.: Mario Rivera Chávez

Es curioso, por lo poco frecuente del caso, que los mismos principios físicos involucrados en un problema nos den una alternativa de solución. Veamos: se dice que el clima de nuestro planeta está elevando su temperatura ya que hemos aumentado la concentración de bióxido de carbono (CO2) en la atmósfera por la quema principalmente de combustibles fósiles (hidrocarburos, carbón mineral, etc.) Y que es el CO2 el que produce el llamado efecto de invernadero. ¿¡What¡?

Para entender el fenómeno, consideremos como es un invernadero. Consiste en una construcción cerrada destinada al cultivo de plantas y por lo tanto con techos y paredes transparentes, (vidrio o plástico). En ellos, al igual que en los automóviles cerrados, se alcanzan temperaturas más elevadas que en el exterior cuando les da la luz solar. El calentamiento se debe a que la luz que penetra por los vidrios se convierte en radiación infrarroja (RIR) cuando choca con las superficies del interior, especialmente si estas son negras. Esta RIR emitida por las superficies calientes, no puede salir del invernadero porque el vidrio es una trampa donde sólo entra, pero casi no sale, energía y la consecuencia es el calentamiento excesivo del interior.

El CO2 en la atmósfera hace el papel del vidrio, dejando pasar todas las longitudes de onda (colores) de la luz solar, excepto la infrarroja. La concentración de 0.03% de CO2 que la atmósfera ha tenido durante miles de años ha permitido un equilibrio entre entrada, permanencia y salida de energía en la tierra, de tal modo que habíamos gozado de un clima estable. Venus, con 90% de CO2 alcanza temperaturas para derretir plomo durante el día y vientos de 300 km/h.

Si has comprendido el papel del CO2 atmosférico, no necesitas ser un genio para intuir los problemas que su aumento producirá sobre la vida en el planeta: huracanes, tornados más violentos, sequías más pronunciadas, aceleración de la desertificación, escasez de alimento, hambre y muerte. (Deterioro ambiental).

Pero ¡Calma Solín! ¡No hay nada más poderoso que la mente humana!

En el comienzo dijimos que hay una alternativa de solución basada en los mismos principios físicos del problema. La solución obvia es no producir CO2, pero la forma de vida que nos hemos creado no lo permite. Podemos disminuir su producción usando otras alternativas de energías limpias, como el sol o el viento.

 

Como individuos y sociedad podemos contribuir a disminuir el CO2 calentando nuestra agua de baño usando la energía solar. Cuando menciono esta alternativa la gente me dice si esto es por medio de celdas solares. Esto es un concepto equivocado, porque las celdas fotoeléctricas sirven para convertir directamente la luz en electricidad y es un método hasta ahora caro.

El calentador solar para agua consiste en una caja de 8 centímetros de profundidad, cubierta de vidrio, por cuyo interior pasan las tuberías en las cuales circula el agua que ahí se calentará. Las tuberías y todo el interior son pintados de negro. ¿Puedes explicar la función del vidrio y la pintura negra?
La caja o colector de energía se inclina orientada hacia el sur (porque estamos en el hemisferio norte.) El agua circula entrando por la parte inferior y sale por la superior; de aquí el agua sube a un tinaco aislado térmicamente. De la parte inferior del tinaco sale el agua que baja a la parte inferior. ¿Y la bomba de agua para que se de este movimiento? No hay. Los líquidos y gases al calentarse se mueven sólo hacia arriba, los fríos hacia abajo. (convección)

 

 

Comprobación de los principios físicos del efecto invernadero y el calentador solar.

Material:

parrilla eléctrica
vidrio plano del tamaño de la parrilla
una lámina negra
soporte universal
aro de soporte
malla de asbesto
vaso de precipitado de 250 ml
mechero

Experimento 1: Comprobación de la impermeabilidad del vidrio a la RIR

Coloca en forma vertical una parrilla eléctrica (emisor de RIR), conéctala y cuando esté al rojo vivo el filamento acerca tu mano; registra su sensación. Vuelve a hacer el acercamiento de tu mano pero ahora interponiendo un vidrio; registra tu sensación.

Experimento 2: Capacidad de cuerpo opaco.

Tu maestro te dará un pedazo de lámina pintado de negro y de blanco. Sal al patio soleado y expón al sol las láminas en tus respectivas manos. Anota tus observaciones.

Experimento 3: Convección

Pon agua en un vaso de precipitados hasta casi llenarlo, ponle 20 fragmentos pequeños de papel, caliéntalo y observa lo que sucede. Anótalo.

Conceptos abordados:

calentamiento climático
calentadores solares
celdas solares
efecto invernadero
radiación infrarroja
deterioro ambiental
energías limpias y sucias
cuerpo opaco
convección

Diseño: Marcela Marcos Vázquez

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