Bonjour,
Par curiosité, j'aurai aimé savoir un panneau solaire photovoltaïque peut s'apparenter à une machine thermique. La lumière véhicule t-elle un travail ou de la chaleur? Peut-on parler de température de la lumière?
Dans ce cas, existe-t-il un rendement maximum théorique aux panneaux solaires photovoltaïques? ou peut-on transformer toute l’énergie lumineuse en travail?
Merci de vos réponses,
Coban
On peut. Par exemple la température de la lumière peut être vue comme celle de sa source dans le cas d'un corps noir (et cela s'applique au Soleil). Et elle est de l'ordre de 5800 K.
L'application au photo-voltaïque est difficile, mais il y a un cas plus simple: la technique des fours solaires par concentration (comme Odeillo) ne permet pas de chauffer à plus de 5800 K. Si donc on veut faire une machine thermique avec la lumière solaire (par simple concentration), le rendement est limité thermodynamiquement au rendement de Carnot avec une température de source chaude de 5800 K.
Sans être capable de le montrer, j'intuite que cette limite s'applique à toute méthode de conversion en énergie "noble" (électricité ou mécanique). Mais ce n'est pas une contrainte importante. En prenant comme puits froid 300 K, la limite est 5500/5800 = 95%, non comparable aux limites techniques.
Dernière modification par Amanuensis ; 25/09/2013 à 15h44.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
C'est intéressant,
merci pour votre réponse,
Vous voulez dire qu'avec de la lumière, on ne peut pas chauffer un corps à une température plus élevée que celle de la source lumineuse? (dans le cas d'un corps noir)
Que se passe-t-il alors lorsque des photons rencontrent un obstacle dont la température est plus importante que leur température d'origine? Serait-ils renvoyés?
Non. Mais l'obstacle rayonne plus d'énergie qu'il n'en absorbe. Si la seule source d'énergie qu'il reçoit est un rayonnement de température inférieure il se refroidit.Envoyé par Coban
Ainsi, avec un four solaire, une fois les 5800 K atteints (en pratique ils ne le sont pas, Odeillo n'atteint pas 4000 K), l'émission sera au minimum égale à l'absorption et la température ne peut plus croître.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Bonjour.
tout a fait d'accord sur les 95% théoriques. on peut postuler un peu plus bas pour la source froide, 10 a 30 K de moins avec une rivière ou la mer (d'Okhotsk pas d'Offisk)mettons 270 K ce qui gagnerai un chouya.
Mais coté matériaux réfractaires on va avoir du mal, 2700 K semble une limite (mais j'ai pas trop cherché)
R=1-(Tf/Tc) (R= rendement, Tf source froide, Tc source chaude en Kelvin)
1-(270/2700)=0.9
La pratique limiterai donc le rendement a 90% (environ) ce qui est pas mal quand même.
Cordialement
Xirdal.
Mais n'y as-t-il pas moyen d’élever un corps à une température plus élevée que celle de la lumière qui le chauffe en l’entourant d'un matériau réflecteur qui lui renverrait son rayonnement thermique et en laissant un petit trou pour laisser passer le faisceau incident?
Bonjour
On ne peux pas parler de rendement de Carnot dans ce cas précis, le cycle de Carnot s'applique à un cycle bien déterminé, qui n'a rien à voir avec un concentrateur solaire.
Par ailleurs la température n'est pas particulièrement limitée à celle de la source chaude, ce sont simplement les pertes qui font que l'on ne dépasse pas une certaine température, mais il est tout à fait possible de dépasser 5800K avec la lumière du soleil avec un dispositif optique ; la lumière ne "sait" pas quelle est la température de sa source.
Vous n'avez rien compris à mon message.
Je vous en prie, montrez-nous le plan du dispositif.Par ailleurs la température n'est pas particulièrement limitée à celle de la source chaude, ce sont simplement les pertes qui font que l'on ne dépasse pas une certaine température, mais il est tout à fait possible de dépasser 5800K avec la lumière du soleil avec un dispositif optique ; la lumière ne "sait" pas quelle est la température de sa source.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
Les chemins optiques sont "réversibles". On ne peut pas empêcher le rayonnement émis sans empêcher l'arrivée du rayonnement chauffant. Le petit trou incident laissera passer aussi bien dans un sens que dans un autre.
Il devrait être clair qu'on je ne parle (ainsi qu'indiqué dans le message #2) que de chauffer avec un rayonnement thermique, ayant le spectre d'un corps noir parce qu'émis par un corps chaud (comme en approximation suffisante la lumière solaire). Si on chauffe avec une lumière différente (e.g., laser, donc de spectre différent, et directionnalité grâce à la cohérence) le résultat serait très différent. Mais on ne pourrait plus attribuer une température à cette lumière.
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
J'ai très bien compris le message, mais la remarque est tout à fait hors sujet ; l'auteur pose une question en rapport avec les panneaux photovoltaïques, or le cycle de Carnot décrit un cycle s'appliquant à des machines thermiques utilisant des détentes et des compressions.
Pour en revenir à la question il est idiot de parler de température de la source chaude, prenons par exemple un laser à CO2 qui a une longueur d'onde d'environ 10µm (soit la longueur d'onde émise par un corps proche de la température ambiante), pourtant ces lasers peuvent découper de l'acier sans problème. La lumière ne contient pas d'information de température maximale.
C'est justement la subtilité de ces dispositifs, qui ne laissent pas ressortir le rayonnement thermique.Je vous en prie, montrez-nous le plan du dispositif.
Pour info, le tungstène fond à 3695 K (dans une ampoule survoltée le filament excède 3000 K), et le record en réfractaire semble être un alliage hafnium tantale carbone, avec un point de fusion publié à 4488 K mais il semblerait que l'expérience n'ait pas été assez corroborée (source Wiki, https://en.wikipedia.org/wiki/Tantalum_hafnium_carbide)
Mais effectivement ces hautes températures posent des problèmes techniques difficiles, d'où mon "non comparable aux limites techniques".
Pour toute question, il y a une réponse simple, évidente, et fausse.
