Exposición Equipo 1 (física solar)

La Exposición Equipo 1

                                           Recapitulación 12 La Exposición Equipo 1
                                                                          (Física Solar)

Semana 12

FÍSICA SOLAR 

—  ”Es  la rama de la física que estudia los fenómenos solares, su importancia y aprovechamiento de la energía solar. ”

—  El Sol es una estrella del tipo espectral G2 que se encuentra en el centro del Sistema Solar y constituye la mayor fuente de radiación electromagnética de este sistema planetario

—  La distancia media del Sol a la Tierra es de aproximadamente 149.600.000 kilómetros (92.960.000 millas) y su luz recorre esta distancia en 8 minutos y 19 segundos.

                                

—  El sol produce energía mediante la reacción nucleare de fusión, esta energía alcanza a la Tierra en la forma de cuantos de energía que se llaman fotones, estos llegan a la atmósfera y propician reacciones en la superficie terrestre.

—  Existen dos maneras de transformar la luz solar en energía eléctrica: directamente, mediante la conversión fotovoltaica o indirectamente, mediante la conversión termal, la cual convierte la luz primero en calor y luego en energía eléctrica.

—  La energía solar puede ser utilizada en el entorno doméstico, el agrícola y en el espacial.

                               

—  En física moderna, el fotón  es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético.

—  Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio.

—  Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se comporta

—  como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir una cantidad fija de energía, que viene dada por la expresión.

—  El fotón fue llamado originalmente por Albert Einstein2 "cuanto de luz” (en alemán: das Lichtquant). El nombre moderno “fotón” proviene de la palabra griega φῶς (que se transcribe como phôs), que significa luz, y fue acuñado en 1926 por el físico Gilbert N. Lewis, quien publicó una teoría especulativa6 en la que los fotones no se podían “crear ni destruir".

—  Aunque la teoría de Lewis nunca fue aceptada siendo contradicha en muchos experimentos el nuevo nombre "fotón" fue adoptado enseguida por la mayoría de los científicos.

                                          

USOS Y APLICACIONES

—  La energía solar puede ser utilizada en el entorno doméstico, el agrícola y en el espacial.

—  Los uso de la energía solar en los hogares pueden ser la obtención de agua caliente y calefacción, también se puede utilizar en pequeños instrumentos como relojes o calculadoras. En el ramo agrícola, se utilizan ya los invernaderos solares, los secaderos agrícolas y las plantas de purificación o desalinización de agua de mar.

                                                  

 ALGUNOS USOS Y APLICACIONES.

—  Calentamiento de agua

—  Generación de energía electrica

—  Refrigeración

—  Calefacción domestica  

—  Destilación (desalinizacion)

—  Fotosíntesis 

—  Hornos solares 

—  Cocinas 

—  Evaporación 

—  Acondicionamiento de aire 

—  Actualmente se esta trabajando para reducir el costo de los sistemas de energía solar, reduciendo costos de instalación, articulando leyes que permitan la venta de la energía solar generada como excedente.

En el aspecto ambiental, la generalización en el uso de la energía solar tendría grandes beneficios, ya que disminuiría la utilización de hidrocarburos, y sus dañinos efectos como lo son la destrucción de la capa de ozono y el calentamiento global.

CELDAS SOLARES

—  ¿De qué están hechas?

Las células solares (en adelante C L),  también denominadas células fotovoltaicas, se construyen con semiconductores, que como su nombre indica: ni son materiales conductores ni aislantes.

Los dos elementos semiconductores más importantes son el germanio, Ge, y el silicio, Si. Ambos, a temperatura ambiente, tienen muy pocos electrones libres, que son los responsables de su pequeña conductividad.

—  Cómo es la estructura de un trozo de silicio?

El Si es el elemento 14 de la tabla periódica, por lo tanto, tiene 14 electrones en su corteza; de ellos, 4 se encuentran en la última capa. En un trozo de Si puro cada átomo está enlazado a otros 4 en una estructura tetraédrica la misma que presenta el diamante. Esa estructura se prolonga a lo largo y ancho del trozo de Si formando una estructura cristalina (no confundir con el vidrio).

—  ¿Cómo generan corriente eléctrica las células solares?

Las CS son diodos construidos de una manera especial. La lámina de Si-n se coloca arriba y es muy fina, la de Si-p debajo y es más gruesa. La luz incide en la lámina de Si-n. Los fotones incidentes comunican su energía a los electrones que saltan a la BC(banda de conduccion), originándose, con ello, también huecos. Debido a la diferencia de potencial en la unión “np” los electrones son repelidos hacia la superficie de arriba de la lámina de Si-n alejándose de la unión; y al contrario, los huecos son arrastrados al Si-p. Como resultado entre las superficies externas de ambas láminas de Si aparece una diferencia de potencial, que suele ser de 0.5 ó 0,6 Voltios. Si conectamos la CS a un circuito externo, tendremos una corriente eléctrica.

—  Por qué las células solares son de color azul oscuro?

El Si tiene un índice de refracción alto. Esto significa que la luz incidente es reflejada casi en su totalidad, con lo que pocos fotones llegan al interior del Si. Para disminuir la reflexión, se aplica una capa anti reflectante (sustancia con un índice de refracción entre el del Si y el aire). Así se consigue que la luz del rojo al verde entre en el Si y sólo se reflejen los rayos azules y violetas.

EXPERIMENTOS (PARRILLA SOLAR CASERA)