El Radiómetro

En este video obtendremos energia cinetica (energia de movimiento) a partir de energia lumínica. El radiómetro es un objeto inventado por William Crookes en 1875 y consta de una esfera que contiene únicamente aire a una muy baja presión (1% del aire a nivel del mar), y cuatro aspas de colores alternativos blanco y negro. Por una cara blanco y por la otra negro. Al incidir sobre ellas un rayo de luz, las aspas comienzan a girar. Cuando se elimina la fuente de luz, dejan de hacerlo. ¿Porque sucede este fenómeno?



La explicación de porque sucede este fenómeno fue un debate científico de casi cien años. La primera opción fue la razón por la que se creó el radiometro. Crookes lo diseñó para observar si la luz podría crear presión o fuerza. Lo cierto es que el experimento salió en contra de lo esperado. Si la luz crease un presión sobre las aspas, se moverían en sentido contrario puesto que la luz negra absorbe todos los colores y en la blanca se reflejan todos. Así pues se crearía mayor momento de fuerza en el lado blanco que en el negro haciendo girar el aspa en sentido contrario. En 1901 Piotr Lebedev con una bomba de vacío muy superior a la utilizada por Crookes, demostró que las aspas no se movían si no había una cierta cantidad de gas dentro.
Se ha demostrado que la luz crea fuerza y crea momento, pero la fuerza no es tan elevada como para ser capaz de mover las aspas. (se calcula que sería de 30nN)

Otra explicación sería que los paneles blancos de las aspas no absorben la luz, mientras que los negros si. De esta manera las moléculas de gas mas cercanas a la zona de las aspas negras se excitan y chocan contra las aspas, no haciendolo las del lado de color blanco. Este efecto genera un movimiento de rotación en las aspas. Al aumentar la temperatura, aumenta la presión de un gas, segun la ley de Gay-Lussac.
No obstante hay problemas con esta teoría. Albert Eisntein (también intervino en la discusión)demostró que al aumentar la temperatura en esa zona su densidad disminuiría y con ello el numero de choques efectivos, y por tanto el gas con choques no sería capaz de mover las aspas.

La explicación mas aceptada fue la de Osborne Reynolds (físico irlandés especializado en la dinámica de fluidos (creador del famoso numero de Reynolds)y de la transpiración térmica. Según esta teoría en los vértices de las aspas se podría generar una corriente de moléculas de la zona caliente a la fria, haciendo mover las aspas.

Ninguna de las teorías han sido totalmente demostradas y se puede aceptar una mezcla entre estas dos últimas.

Mas información:

1- Knowledgerush.
2- Wikipedia
3- Universidad de Cantabria

Sergio