Color y calor

[DANIELMT]

Buenas. Pido disculpas si no es el foro más idóneo, acabo de darme de alta y ando algo perdido.

Si la luz visible y UV excita transiciones electrónicas, y la infrarroja la que provoca vibraciones moleculares,y en definitiva, calor, ¿por qué las camisetas negras dan más calor?
¿Se podría diseñar una camiseta negra (absorbe en visible) pero que no dé calor (no absorba IR)?
¿Y una blanca (no absorbe en UV_V) que dé calor (Absorbe en IR)?

[teclado]

Cualquier radiación que absorba un objeto contribuye a que se caliente, independientemente de su longitud de onda. Sin embargo cuando ésta es suficientemente corta existen mecanismos como la fluorescencia que pueden ayudar a disipar esa energía.

[DANIELMT]

Gracias, pero ¿cuáles son esos mecanismos? ¿cómo contribuye una transición electrónica a aumentar la energía cinética de la molécula? es lo que no termino de ver, no de encontrar.

[carroza]

Hola.

Bienvenido al foro. Quizás esta pregunta estaría mejor en termodinámica.

Lo primero es que no es correcto identificar, en general, calor con vibraciones moleculares. El calor es una forma de energía distribuida entre todos los grados de libertad del sistema, con una distribución que depende de la temperatura. La probabilidad de poblar una excitación de energía E es proporcional a $\exp(-E/kT)$.

A temperatura ambiente, de unos 300 K, kT es del orden de la energia de las vibraciones moleculares. Así, cuando damos energía a un sistema a temperatura ambiente, y dejamos que ese sistema llega al equilibrio térmico, la energía adicional que le damos se transforma en calor, que corresponde a energia distribuida en todos los grados de libertad, principalmente a aquellos con $E \simeq kT$, que a 300 K es típica de vibraciones moleculares. Si en lugar de 300 K estuvieramos a 6000 K (la temperatura del sol), la energía kT sería típica de excitaciones electrónicas, con lo que el "calor" correspondería principalmente a excitaciones electronicas.

Cuando a un sistema le aportamos energía en un grado de libertad que está muy por encima de la energía térmica correspondiente (por ejemplo la excitación electronica producida por luz ultravioleta), hay una probabilidad muy alta de que esa energía se distribuya en otros grados de libertad de energía cada vez más baja, hasta que acabe distribuyendose entre grados de libertad con energía kT.

Los mecanismos para esto son variopintos. Una excitación electrónica producida por luz ultravioleta puede producir una cadena de decaimiento de fotones de energía más baja (visibles). cada vez que ocurren estos decaimientos hay una energía de retroceso del atomo que decae, que produce vibraciones moleculares. Los fotones visibles pueden excitar otros átomos o moléculas, que as su vez decaen emitiendo fotones de energías más bajas, o excitando elecrones de conversión. Y siempre, las excitaciones electrónicas están acopladas con vibraciones moleculares, de forma que unas inducen las otras. Todo este mecanismo de distribución de energía cesa, a efectos prácticos, cuando la energía aportada se ha distribuido entre muchos grados de libertad con $E \simeq kT$,

Saludos

[DANIELMT]

Lo intentaremos entender poco a poco, me quedo con que una frecuencia en UV V puede provocar transiciones electrónicas de menor energía que la que porta y la restante provoca vibraciones moleculares, y por otro lado que un transición electrónica provoca, per sé, vibración molecular.
Todo esto desde un punto de vista termodinámico, estadistico, macroscopico, ya que a nivel particular supongo que habrá que hilar mas fino.
Muchas gracias!

[teclado]

No es sólo que la energía de la radiación UV se reparta de la forma que dices, que también puede darse el caso. Los electrones excitados rápidamente decaen en uno o más pasos a su estado fundamental, emitiendo otra vez la energía que absorban y repartiéndola por el material. En el caso extremo en el que un electrón adquiera tanta energía que escape del material, éste quedaría cargado, atrayendo a todos los electrones de su alrededor, que al impactar sobre éste le proporcionan más energía.

Cuando se proyecta radiación ionizante sobre un objeto tienen lugar todo tipo de excitaciones y decaimientos de los electrones que hacen que gran parte de la energía incidente quede atrapada en él en forma de calor.