Conoce

Dos objetos expuestos a la radiación solar durante un mismo intervalo de tiempo pueden alcanzar temperaturas diferentes en función de su color. Este fenómeno responde al comportamiento diferenciado de las superficies ante la radiación incidente.

El presente experimento tiene como objetivo analizar la influencia del color en la absorción de energía radiante y su posterior transformación en energía térmica. Al someter a exposición solar dos objetos de características análogas —uno de tonalidad clara y otro oscura—, se prevé un mayor incremento térmico en el cuerpo oscuro, dado que las superficies oscuras presentan un mayor coeficiente de absorción, mientras que las claras reflejan una mayor proporción de la radiación recibida.

A partir de esta premisa, se plantea la siguiente cuestión: ¿en qué medida influye la tonalidad de una superficie en su capacidad de absorción térmica frente a la radiación solar? 

Construye

Materiales

• micro:bit
• Placa de expansión Nezha
• Sondas de temperatura sumergibles DS18B20 (x2)
• Pantalla OLED
• Cables RJ11 (x3)
• Vasos  (x2)
• Arena clara
• Arena oscura
• Material de construcción
• Material para registrar los datos
• Cronómetro

Conexiones

• Sonda de temperatura sumergible S1 en el puerto J1
• Sonda de temperatura sumergible S2 en el puerto J2
• Pantalla OLED en cualquier puerto i2C

Programa

El programa tiene como finalidad la medición y comparación de la temperatura registrada por dos sensores DS18B20 conectados a los puertos J1 y J2.

Tras el inicio del sistema, la placa micro:bit muestra la letra A, mientras que la pantalla OLED —conectada mediante el puerto I2C— indica el mensaje Pulsar A, señalando la necesidad de activar dicho botón para iniciar la lectura.

Al presionar el botón A, la pantalla OLED se borra y pasa a desplegar los valores térmicos capturados por ambos sensores en grados Celsius, identificados como S1 y S2.

Finalizado el registro, se restablece el mensaje inicial, permitiendo repetir la medición según se requiera.

Aplicaciones y extensiones  

Para programar la micro:bit se emplea MakeCode, con la extensión PlanetX (Elecfreaks).

• MakeCode: https://makecode.microbit.org/
• PlanetX: https://github.com/elecfreaks/pxt-planetx

Código propuesto 

Se adjunta un código QR para acceder y descargar el programa.

https://makecode.microbit.org/_H0XVcLPEwbtq

Comprueba

Procedimiento experimental

Con el propósito de analizar la respuesta térmica del material frente al calentamiento solar, se preparan dos recipientes con arena de diferente tonalidad. En cada muestra se introduce una sonda de temperatura conectada a la placa de expansión Nezha y a la micro:bit, garantizando la homogeneidad en las condiciones de medición.

Previamente a la exposición, se registra la temperatura inicial de cada vaso.

Posteriormente, ambos recipientes se exponen de manera simultánea a la radiación solar durante un intervalo de . Finalizado dicho periodo, se toma una nueva lectura en ambas sondas. Por último, se comparan los valores iniciales y finales para evaluar la influencia del color del material en su capacidad de absorción y retención de energía térmica.

Vídeo del experimento.  

Se adjunta un código QR para visualizar el vídeo del prototipo. 

Resultados experimentales

Análisis y conclusiones

La muestra de arena clara registró un incremento térmico de , en contraste con los  alcanzados por la arena oscura. En consecuencia, bajo las condiciones experimentales establecidas, el sustrato de tonalidad oscura experimentó una mayor ganancia de temperatura.

Los resultados obtenidos concuerdan con el principio físico según el cual las superficies oscuras absorben una fracción mayor de la radiación solar incidente, a diferencia de las superficies claras, que presentan una superior reflectancia.

Con el propósito de garantizar que la variación térmica responda exclusivamente al parámetro del color y no a variables intervinientes, resulta indispensable estandarizar la masa y tipología del sustrato, la geometría de los recipientes, el ángulo de exposición solar y la profundidad de inserción de las sondas de medición.

Completa

Con el propósito de otorgar un mayor rigor metodológico al diseño experimental y optimizar el proceso de aprendizaje, se recomienda trascender la simple toma de datos puntuales (lecturas inicial y final). La monitorización y registro de la temperatura a intervalos regulares de  durante un periodo de  permite caracterizar la evolución temporal continua del sistema, al tiempo que facilita la posterior representación e interpretación gráfica del perfil térmico obtenido.