Calorescencia

La calorescencia es un término que describe el proceso por el cual la materia absorbe energía radiante infrarroja y emite energía radiante visible en su lugar. Por ejemplo, algunos gases inflamables desprenden grandes cantidades de calor radiante y muy poca luz visible al arder, y si se coloca un trozo de metal en una llama de este tipo, el metal se pondrá al rojo vivo; es decir, el metal absorbe radiación infrarroja invisible y emite radiación visible. El término calorescencia fue acuñado por John Tyndall en 1864, siguiendo el modelo del término fluorescencia , acuñado en 1852. En aquel entonces, la fluorescencia se definía como la absorción en la parte ultravioleta del espectro seguida de la emisión en la parte visible. La calorescencia se definió de forma complementaria como la absorción en el infrarrojo seguida de la emisión en el visible. Anteriormente, George Stokes había demostrado el fenómeno inverso: la emisión de infrarrojo tras la absorción de luz visible.

A continuación se presenta una demostración de calorimetría en laboratorio. Una bombilla común emite mucha luz infrarroja. El disulfuro de carbono es un líquido incoloro transparente tanto a la luz infrarroja como a la visible. El yodo se disuelve fácilmente en este líquido y, con suficiente yodo, provoca que se vuelva negro y completamente opaco a la luz visible. Sin embargo, el yodo prácticamente no afecta la transparencia del líquido con respecto a la luz infrarroja. Por lo tanto, cuando la luz de una bombilla común atraviesa esta solución, emerge mucha luz infrarroja, y solo luz infrarroja, por el otro lado. Esta luz infrarroja se puede enfocar con un espejo cóncavo (o una lente óptica de sal gema , pero no una lente de vidrio, ya que el vidrio es un mal transmisor de infrarrojos). En el punto de enfoque, con una buena herramienta de enfoque, el haz infrarrojo es lo suficientemente fuerte como para incendiar papel. Si se coloca un pequeño trozo de material sólido no combustible en el foco, brillará visiblemente debido al calor; es decir, el material absorberá infrarrojos y emitirá luz visible.

A continuación se presenta otra ilustración de laboratorio sobre la calorimetría. En una llama de hidrógeno puro que arde en oxígeno, el hidrógeno se combina químicamente con el oxígeno para formar agua (H₂O ₎ y se produce una gran cantidad de calor. Este calor es una emisión radiante de las moléculas de agua recién formadas. Es decir, el calor es radiación térmica cuyo conjunto particular de frecuencias radiantes es característico de las moléculas de agua, según lo determinado por espectroscopia de emisión . Las moléculas de agua emiten muy poca radiación en la porción visible del espectro a cualquier temperatura (véase la absorción espectral del agua ). La temperatura de la llama de hidrógeno supera los 2000 grados Celsius. Si se coloca un trozo de platino en la llama, el platino se pondrá al rojo vivo y emitirá una luz brillante. El platino, por lo tanto, absorbe radiación con el perfil espectral del agua y emite radiación con el perfil espectral del platino. (El platino también absorbe calor por colisiones con moléculas de gas en movimiento).

El término calorescencia se usa raramente hoy en día, mientras que el término fluorescencia es común. Una razón es que no existe una explicación física específica para la calorescencia. De manera similar, las explicaciones físicas para algunos tipos de fluorescencia también explican la calorescencia, y el término fluorescencia se ha preferido y extendido en el uso común para incluir la calorescencia. Otra razón es que no existe una aplicación práctica ampliamente utilizada asociada al término calorescencia, a diferencia de la fluorescencia. Un término relacionado en física hoy en día es el llamado " desplazamiento anti-Stokes ". Un desplazamiento Stokes se refiere a la absorción molecular de energía radiante de frecuencias más altas seguida de emisiones de frecuencias más bajas; y un desplazamiento anti-Stokes se refiere a la absorción de frecuencias más bajas seguida de emisiones de frecuencias más altas. Con esta terminología, se asocian aplicaciones prácticas al término " fotoluminiscencia anti-Stokes " en la ciencia de los materiales, incluidos los semiconductores ( véanse los ejemplos ). En la ciencia láser, se utiliza una terminología similar, como «conversión ascendente infrarroja», «luminiscencia de conversión ascendente» o simplemente « conversión ascendente » ( véanse los ejemplos ). Esta terminología suele referirse a la luminiscencia , en contraposición a la incandescencia , mientras que el término «calorescencia» data del siglo XIX, cuando los únicos métodos de conversión ascendente conocidos eran de tipo incandescente.

• Cotter, Joseph Rogerson (1911). "Calorescence"  . En Chisholm, Hugh (ed.). Encyclopædia Britannica . Vol.  5 (11.ª  ed.). Cambridge University Press. pág.  80.Este documento contiene una descripción detallada del concepto y demostraciones experimentales en términos similares a los del presente artículo.
• Las dos demostraciones de laboratorio de John Tyndall descritas anteriormente aparecen en su libro de 1872, Contributions to Molecular Physics in the Domain of Radiant Heat (formato DjVu , 17 megabytes).