Température max atteinte avec une loupe

[LPFR]

Bonjour.

la lumiere a donc une temperature maximum depandant de ce qui l'a emis

Non. Pas du tout.
La radiation électromagnétique n'a pas de température. Quand on concentre un faisceau de lumière, toute la puissance par unité de surface du faisceau se trouve dans l'image du faisceau obtenue. Avec un laser, dont le rayonnement est assez parallèle, on peut concentrer le faisceau dans des surfaces très petites ce qui peut donner des températures très élevées (fondre l'acier, volatiliser le diamant). Et ceci n'a rien a voir avec la température de la source qui, elle, atteint rarement ces valeurs (pas pour des lasers).

si on concentrait des rayon x on monterai a des temperatures enormes , helas les rayon x traversent tout : on ne peut faire ni lentille ni miroir !

Les rayons X se réfléchissent par réflexion totale sur la surface des métaux, en incidente rasante (moins de 2 ou 3°). Ceci est dû à l'indice de réfraction inférieur à 1 pour les rayons X dans les métaux.
On a construit des satellites qui faisaient de l'imagerie X avec des miroirs paraboliques en incidente rasante.
On peut aussi faire des "lentilles" pour rayons X avec des "zone plate", des plaques à zones, qui travaillent par diffraction.
Au revoir.
-----

[hterrolle]

pour revenir sur cette discussion aprés un certain temps de réflexion.

en fait la température de la source ne pourra pas augmenter, par contre il est possible d'additionner l'énergie de différente source en un même point. C'est un peut le principe des fours solaires.

Certes la température ne peut pas augmenter plus que la temperature de la source, mais la quantité d'énergie peut être additionner en un point. et dans se cas ont peut avoir une quantité d'énergie énormes si l'ont concentre sur un même point plusiaurs soureces d'énergie.

Se qui devrait prendre 5 minutes pourrait prendre 10 secondes.

Le relation temps-energie pourrait se voir completement changer, et tant mieux.

[LPFR]

pour revenir sur cette discussion aprés un certain temps de réflexion.

en fait la température de la source ne pourra pas augmenter, par contre il est possible d'additionner l'énergie de différente source en un même point. C'est un peut le principe des fours solaires.

Certes la température ne peut pas augmenter plus que la temperature de la source, mais la quantité d'énergie peut être additionner en un point. et dans se cas ont peut avoir une quantité d'énergie énormes si l'ont concentre sur un même point plusiaurs soureces d'énergie.

Se qui devrait prendre 5 minutes pourrait prendre 10 secondes.

Le relation temps-energie pourrait se voir completement changer, et tant mieux.

Bonjour.
Non. Toujours pas.
Vous mélangez "source" et "miroir".
Pour augmenter la concentration on peut utiliser des dispositifs "non-imaging" ou augmenter le rapport diamètre/focale de la lentille ou du miroir. Mais il y a des limites pratiques.
Au revoir.

[greenislander]

Bonjour à tous

Je ne suis pas scientifique, juste un bricoleur. J'habite les tropiques.
Pardonnez moi donc par avance si ma question n'est pas formulée proprement.

Quelle est la fourchette de température atteinte dans la zone de focalisation (à la louche) lorsque j'utilise une loupe de 10 cm de diamètre (disons de qualité moyenne) et focalisée en un point de 5 mm de diamètre ?

Dans ce cas de figure, la loupe est positionnée pour aligner l'axe du soleil, l'axe de la loupe, et l'axe du point de focalisation. La loupe est placée parallèlement à l'objet sur lequel on focalise. La distance loupe/objet est ajustée pour obtenir une zone de focalisation d'un diamètre donné.

Existe t il une formule d'approche (si possible sans m'imposer de retourner 200 ans à l'école). Genre utilisant le diamètre (ou la surface) de la loupe, le diamètre (ou la surface) du point de focalisation, et ??? ?

Le diamètre de la loupe étant constant, ainsi que la quantité de rayons concentrés pour un ensoleillement donné, la température dans la zone de focalisation suit elle la surface de la dite zone ?

Existe t il une formule prenant pour variable la surface de concentration ?

5mm diamètre = 19,xx mm2
4mm diamètre = 12,xx mm2

Merci d'avance de vos réponses

Gillou le greenislander

PS: La température en surface du soleil n'est que de 6000 ° ?

[invite2313209787891133]

Bonjour

En gros on peut compter sur une puissance de 1000W par m² et ciel dégagé.
Il faut commencer par calculer la surface de la loupe, puis celle du point et effectuer le rapport des surface. On multiplie par un coefficient de 0.6 (le verre ne laisse pas passer toutes les longueurs d'ondes) et on trouve la puissance reçue sur le point focalisé et la puissance par m².

Ensuite en fonction de la nature de la "cible" on pourra calculer la température à l'équilibre, et ici ça se complique un peu car il faut prendre en compte les particularités physiques de la "cible" (si elle réfléchie la lumière, si la chaleur se diffuse facilement dans sa masse etc).

[greenislander]

Merci Dudulle

Pour la cible, elle ne réfléchit pas (ou presque pas), et la chaleur se diffuse bien dans la masse.

Bon, j'ai déjà de quoi "jouer" un peu.

Merci encore pour m'avoir répondu si rapidement.

Un rayon de soleil depuis mon ile.

Gillou le greenislander

[arrial]

Merci pour ces infos, mais pourquoi ce procédé n'est-il pas emploié à plus petite échelle pour un usage domestique ?
Le rendement est sûrement meilleur que de simple panneau solaire.

Salut,



Le procédé n'amplifie la lumière, mais la concentre.
Le résultat sera donc proportionnel à la surface de la loupe.

Quand à la température, elle dépendra de l'état de surface du lieu de focalisation : un corps noir idéal captera toute l'énergie, et la chaleur divisera plus ou moins selon sa conductivité thermique, tandis qu'un miroir ne chauffera pas ‼


Imaginons qu'on arrive à focaliser le faisceau sur s = 1 mm² et que la loupe ait une surface S = 20 cm².
L'éclairement moyen est de E○ = 1 kW/m²
→ la puissance captées vaut P = S.E○ = 200 W
→ l'éclairement moyen sur le spot sera E = P/s = 200 000 000 W/m²
soit un facteur de concentration de 200 000.

Il n'y a pas de solution simple pour calculer la température obtenue.

Les dispositifs pour faire la cuisine en Afrique par exemple, les plus économiques, sont obtenus tout simplement en utilisant plusieurs miroirs plans; que l'on oriente pour qu'ils éclairent tous un four couleur noir mat.

http://www.algosophette.com/associat...14_themis1.jpg
http://solarcooking.org/images/tub1.jpg
http://www.inakis.fr/image-loisirs-s...n-cook-200.jpg
http://www.hellopro.fr/images/produi...ven-383232.jpg



@+

[invite2313209787891133]

Bonjour

Imaginons qu'on arrive à focaliser le faisceau sur s = 1 mm² et que la loupe ait une surface S = 20 cm².
L'éclairement moyen est de E○ = 1 kW/m²
→ la puissance captées vaut P = S.E○ = 200 W
→ l'éclairement moyen sur le spot sera E = P/s = 200 000 000 W/m²
soit un facteur de concentration de 200 000.

Il y a une petite erreur dans ce calcul

[arrial]

[QUOTE=Dudulle;3501032Il y a une petite erreur dans ce calcul [/QUOTE]

'Xact :

s = 1 mm²
S = 20 cm².
E○ = 1 kW/m²
→ P = S.E○ = 2 W
→ E = 2 000 000 W/m²
soit un facteur de concentration de 2 000.

[toujours été spécialiste des erreurs de calcul, surtout les calculs simples ]

@+

[greenislander]

Merci Messieurs

La formule me parait assimilable. C'était juste ce qu'il me fallait.

Donc, si je résume (il m'arrive d'être un peu neuneu)

1000Watt x Surface de la loupe en M2 x Ratio entre la surface de la loupe et la surface du point de focalisation me donnent le taux de concentration.

Pour la température, je vais procéder à des essais.

Dernière question pour la journée. J'ai vu qu'un thermomètre couvrant -50 à 1700 °C coute environ 120 Euros chez Conrad électronique, quelqu'un a t il un meilleur plan sur Paris ou en VPC.

Merci encore et un grand salut ensoleillé

Gillou le greenislander

[LPFR]

Bonjour.
Une loupe ne concentre pas le soleil dans un point très petit. Car le soleil n'est pas un point dans le ciel. On le voit sous un angle de 0,5°.
Le diamètre est grosso-modo, un centième de la distance focale de la loupe.
Pour être plus précis 0,0087 fois la focale.
Donc la concentration de puissance qu'une loupe de diamètre D et focale F fait est:


Pour ce qui est du thermomètre de Conrad, si c'est un thermomètre sans contact (à rayonnement) il donnera la température moyenne de la tache (la zone) qu'il voit, qui peut être bien plus grande que la tache que vous voulez mesurer.
Au revoir.

[invite2313209787891133]

Donc, si je résume (il m'arrive d'être un peu neuneu)

1000Watt x Surface de la loupe en M2 x Ratio entre la surface de la loupe et la surface du point de focalisation me donnent le taux de concentration. x 0.6, voire 0.5

Donc la concentration de puissance qu'une loupe de diamètre D et focale F fait est:

Cette valeur est la limite de la taille que l'on pourra obtenir, mais en pratique on se situe au dessus en raison de l'imprécision de la loupe. On en revient donc à dire qu'on prend en compte le ratio des surfaces loupe/point.

[chatelot16]

il y a un calcul simple pour trouver la temperature maximum

cas optimum ou le truc a chauffer est un corps noir parfait : il recoit toute la lumiere , et l'absorbe sans rien reflechir , et il emet une certaine puissance en infra rouge qui ne depand que de sa temperature

la temperature maximum est ateinte quand la puissance emise par le corps noir est egale a la puissance recue

la puissance en W/m2 emise par le corp noir est tout simplement
constante de Stefan-Boltzmann x ( temperature )⁴
http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Stefan-Boltzmann
constante de Stefan-Boltzmann = 5,67 10^-8W/m2/°K⁴

exemple d'un corps noir en plein soleil :

puissance recue 1000W/m2 = puissance emise = constante de Stefan-Boltzmann x ( temperature )⁴

( temperature )⁴ = puissance recue / constante de Stefan-Boltzmann
( temperature )⁴ = 1000 / 5,67 10^-8
T = 364 °K
-273 = 91°C

ce calcul ne compte que la perte de chaleur du corp noir par rayonement , mais il y a la convection en plus ce qui fait qu'une tole noire au soleil ne monte pas si haut

autre exemple dans un four solaire genre odeillo ou mont louis avec une concentration de 10000
( temperature )⁴ = 1000 x 10000 / 5,67 10^-8
T = 3640°K
-273 = 3367°C
ce qui correspond a peu près a ce qui est annoncè

autre concentration
x1000 2046°K 1773°C
x100 1151°K 878°C

helas a cette temperature maxi le four ne recoit aucune puissance , puisqu'il reemet tout

le fait que la puissance emise soit due a T[SUP]4 /SUP] est tres interressant :

si on veut que la puissance perdue soit de la moitié de la puissance recue , il faut que la temperature du four soit
2^1/4 fois plus faible que la temperature maxi
2^1/4 = 1,19

donc avec la concentration 10000 si le four est a 3640°K / 1,19 = 3060°K la puissance perdue n'est que de la moitié

et il n'y a pas besoin d'un gros ecart pour que la puissance perdue soit faible

par exemple pour limiter la perte a 10%
10^1/4 = 1,78

mon pifometre me laissait croire que pour avoir un rendement de 50% il faudrait une temperature moitié de la temperature maxi ... non grace a Stefan et Boltzmann c'est beaucoup mieux !

helas ce calcul oublie la perte de puissance par convection ... mais heureusement aux forte temperature le rayonement est la perte principale

dans la conception du four il est aussi possible de prendre des precaution pour reduire la convection ... bien sur on ne peut rien faire pour reduire la perte par rayonnement puisque si la lumiere peut entrer la lumiere emise peut aussi sortir

[chatelot16]

a haute temperature on ne peut rien faire pour eviter la perte par rayonnement , mais a basse temperature on peut trouver du verre qui laisse entrer la lumiere mais interdit au infra rouge basse temperature de sortir : c'est ce qui permet aux capteur sous vide de faire plus de 100°C sans concentration

[f6bes]

Bjr Chatelot,
T'as des insomnies !!
Discussion de.......2005
Bonne ..sieste.

[chatelot16]

ce que je trouve dommage c'est qu'il n'y ai pas eu de reponse valable depuis 2005

j'ai eu besoin de faire ce calcul il y a quelques jour et google ne me donnait que des ânerie , et entre autre ce sujet ou il n'y avait pas de reponse

on ne voit jamais de reponse serieuse sur la temperature maxi d'un four solaire

si on cherche le rayonnement du corps noir on trouve ce qu'il faut ... ai je eu tort de faire partager cette façon de calculer ? faut il que le fonctionnement du four solaire reste secret ?

[obi76]

Non non, du tout, au contraire ça fait une info de plus

[f6bes]

.. ai je eu tort de faire partager cette façon de calculer ? faut il que le fonctionnement du four solaire reste secret ?

Bjr à toi,
Que nenni , mais...... TA réponse va se perdre dans les méandres de FUTURA.
Celui qui à NOUVEAU se posera la question, je doute qu'il fouille avec minutie FUTURA.
Donc à ce moment là ( à nouveau) tu pourras développer (ou mettre un lien)
tes calculs.
Bonne journée

[obi76]

La preuve que non puisque c'est référencé sur google

[f6bes]

Remoi,
Ca..oui:"... Température max atteinte avec une loupe ..." Google connait.

Mais ça: ". fonctionnement four solaire.." (Chatelot)...il connait pas! Bon ça (je) pinaille pour pas grand chose
Cordialement

[chatelot16]

chez moi ça donne ça
http://www.google.fr/search?q=Temp%C...hrome&ie=UTF-8

et quelle est la premiere reponse ? ce forum de ... ou il y a 3 page de reponse inutile depuis 2005

et les reponse suivante de google ne donne pas beaucoup de reponse utile non plus

[xavfree]

Bjr !
moi aussi je ne dors pas ... (moi j'utilise uselilo.org)

Peut-être suffirait-il avec une loupe de faire des essais avec des matériaux
et leur point de fusion max connu , non ?

[invite07941352]

Bjr !
moi aussi je ne dors pas ... (moi j'utilise uselilo.org)

Peut-être suffirait-il avec une loupe de faire des essais avec des matériaux
et leur point de fusion max connu , non ?

Bonjour,
Ici, on a avancé depuis 2012 ...

http://forums.futura-sciences.com/ph...t-chaud-2.html

[f6bes]

Bjr à tous,
Pas 2012...mais ...2005...c'est fou ce que le temps s'accélere !!
On a failli féter le 10éme anniversaire du post .
Bonne jounrée

[chatelot16]

est ce le temps qui accélère ou la compréhension qui n'avance pas vite ?

[Boumako]

Bonjour

a haute temperature on ne peut rien faire pour eviter la perte par rayonnement , mais a basse temperature on peut trouver du verre qui laisse entrer la lumiere mais interdit au infra rouge basse temperature de sortir : c'est ce qui permet aux capteur sous vide de faire plus de 100°C sans concentration

Désolé de remonter ce message ancien, mais cette explication n'est pas correcte. On peut atteindre des températures plus hautes en isolant le capteur avec une plaque de verre ou de plastique, mais uniquement parce que l'on diminue le rôle de la convection (jusqu'à l'annuler si on fait le vide). Cela n'a rien à voir avec la transmission des IR.

[chatelot16]

l'effet de serre n'a rien a voir avec les infra rouge ??? c'est bien une histoire de transmission des differentes longueur d'onde et pas seulement reduire les perte par convection

la vitre d'une serre laisse bien rentrer la lumiere visible du soleil , et n'est pas transparente aux infrarouge long emis par l'interieur

[Boumako]

Non, c'est une idée reçue.
La vitre est effectivement opaque aux IR, mais ça ne les empêche pas de sortir car n'étant pas transmis ils sont absorbés, chauffent la vitre, et sont de nouveau émis de l'autre coté.
Si on faisait un capteur solaire ou une serre avec des plaques transparentes aux IR on atteindrait exactement les mêmes performances.

[xavfree]

Merci @catmandou

mais ça ne répond pas vraiment à la question et du coup je suis ennuyé pour mon projet :
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post5306030

[obi76]

En fait si on ignore tout, sauf le rayonnement, la température de ce que l'on chauffe ne pourra excéder la température de l'émetteur, à savoir la température en surface du soleil.

Si on prend en compte la convection naturelle etc, alors évidement ce sera nettement moins.