Por lo que sé de física, “calentar”, lo que considero que significa aumento de temperatura, es una propiedad estadística de una gran colección de átomos o moléculas. Cualquier proceso que cambie la energía cinética promedio colectiva de las partículas cambiará su temperatura. Un cuerpo de agua a cierta temperatura inevitablemente se calentará con la luz solar incidente porque hay una absorción neta (en relación con la emisión) de radiación electromagnética, que es una forma de energía.
Una molécula de agua (H2O) tiene varios modos característicos de vibración …
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… que contienen parte de la energía cinética de la molécula. La energía cinética también aparece como modos de rotación y traslación de una molécula de agua en su conjunto. La energía se gana o pierde por colisiones con moléculas vecinas, o por absorción o emisión electromagnética. Aquí está el espectro de absorción EM del agua líquida:
La absorción relevante ocurre en el infrarrojo cercano y en las bandas de microondas. El infrarrojo cercano es lo que sentimos en nuestra piel como el “calor” del sol brillante, o lo que producen las lámparas rojizas que mantienen calientes los alimentos de preparación rápida. Las microondas son lo que ahora usamos en hornos para calentar rápidamente cosas que contienen agua.
A nivel atómico, la energía se cuantifica, por lo que si una molécula absorbe o emite un fotón del sol con energía E = hν (ν es la frecuencia, h es la constante de Planck), entonces gana o pierde energía en la misma cantidad. Incluso la transferencia de energía cinética a través de colisiones moleculares se cuantifica en última instancia. La teoría cuántica, sin embargo, se desvanece en el fondo a medida que se aleja la gran cantidad de moléculas necesarias para describir la materia en masa, dando paso a descripciones analógicas clásicas de las cosas. Con los océanos reales hay fuentes adicionales de pérdida o ganancia de calor, como efectos atmosféricos, convección, etc.
