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すべての材料は、太陽エネルギーを吸収して反射します。ただし、一部の材料は、反射するよりもはるかに多くを吸収します。材料が吸収または反射する太陽エネルギーの量は、多くの物理的特性に依存します。密度の高い材料は、密度の低い材料よりも多くの太陽エネルギーを吸収する傾向があります。色とコーティングは、物体が吸収または反射できる太陽エネルギーの量にも影響します。
材料特性
材料の密度が増加すると、太陽エネルギーを吸収する能力も通常増加します。たとえば、アドビ、コンクリート、レンガなどの高密度材料は、大量の太陽エネルギーを吸収します。発泡スチロールや一部の木などの密度の低い素材は、太陽エネルギーをあまり吸収しません。これらの特性は、材料のコーティングによって異なる場合があります。たとえば、コンクリートなどの密度の高い素材を高反射コーティングでコーティングすると、それほどエネルギーを吸収しません。
色は吸収と反射にどのように影響しますか？
太陽エネルギーは、さまざまな波長で到達します。可視光に関連付けられたさまざまな波長は、虹のさまざまな色を構成します。マテリアルの色を見ると、その波長の光の反射が見えています。たとえば、青い素材は青い光を反射します。白い素材は、大量の可視光を反射します。黒い素材は、大量の可視光を吸収します。したがって、暗い素材は明るい素材よりも多くの太陽エネルギーを吸収します。
エネルギーはどこへ行くのか？
物質が太陽エネルギーを吸収すると、エネルギーはその物質の原子に伝達されます。最終的に、この材料は熱として放出されます。材料の特性に応じて、このプロセスは異なる速度と強度で発生する可能性があります。たとえば、コンクリートはゆっくりと熱を放出しますが、金属片は吸収するとすぐに熱を放射します。熱放出の違いは、材料の熱伝導率の違いに関連しています。金属はコンクリートよりも熱を伝導しやすい。したがって、熱はコンクリートよりも速く金属に拡散します。
この知識をどのように使用できますか？
材料特性の知識を利用して、効率的なデバイス、建物、その他の技術を構築できます。たとえば、熱放射に関連する材料特性は、パッシブソーラー構造の構築に非常に役立ちます。パッシブソーラービルでは、日中の太陽エネルギーを蓄え、夜通しゆっくりと放出する材料を使用することが重要です。建築設計では、この特性は材料「熱質量」と呼ばれます。