Parabole solaire, calcul sur l'energie

[invite7314c999]

Bonjour,
Je dois faire un TPE, j'ai choisit un projet en lient avec le système de parabole solaire. Mais je rencontre certains problèmes:
Je voudrais chauffer 1L d'eau grâce à ma parabole solaire d'un mètre carré à 70°C.

Grace à la formule : Q = M Cp ΔT (http://edesignlab.fr/chauffage-dun-volume-deau/)
avec:

M = en Kg (1L d'eau=1kg)
Q = en joules (?)
Cp = "Capacité thermique massique à pression constante" : constante eau Cp = 4185 J/(kg.K)
t1 = Température fluide initial (10°C)
t2 = Température fluide final (70°C)
ΔT = (t2-t1) (60°C)

J'obtiens donc Q=1.4185.60= 251100 J soit comme 1J=2,77778e-7Kw/h 251100J= 0.06975Kw/h

Sachant maintenant que P=Q/t

Q = en joule (251100J)
t = en seconde (?)
P = en Watt (?)

C'est ici que réside tout le problème, après des heures de recherches je ne suis pas parvenu à comprendre clairement combien de watt seront concentrés sur mes 1L
d'eau (car le temps est la variable ici bien sur).
Je sais que différents paramètres entrent en jeux ici:

1/L’énergie délivrée par le soleil pour 1 m2, sur la surface de la terre.
2/La matière du récipient ou est contenu l'eau.

Voici mes questions:

A/Manque-t-il des paramètres à prendre en compte, mes calculs sont-ils cohérents??

B/Combien d'énergie est délivrée par le soleil pour 1m2?
> 342W/m2? à quoi correspond cette valeur (13 60/4?)
>Tout sera concentré sur le foyer image ou des rayons ne seront reflétés?

C/Quelle température ponctuelle atteindra le point foyer image?

Merci à tous de vos réponse!
Si vous ne pouvez pas répondre à tout n'hésitez pas à publier quand même!
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[phys4]

Bonjour,
Rien à dire sur le calcul,
la puissance disponible pour 1 m2 de réflecteur perpendiculaire au Soleil peu approcher 1000 watts.
La puissance moyenne souvent indiquée de 342 w correspond à une moyenne sur un jour (nuit comprise) pour un récepteur fixe, elle correspond a si Pmax est la puissance à l'orientation perpendiculaire.

La température au foyer dépendra que la qualité du miroir et des imperfections éventuelles (focalisation approximative) elle peut atteindre 3000°C , attention aux brulures !!!
En pratique il est facile d'atteindre plus de 1000°C donc il faut un support central métallique.
Le litre d'eau peut chauffer en 5 minutes pour un ciel sans nuages.

[invite7314c999]

Comment savoir quelle température aura le point de focalisation? Y' a-t-il une formule qui relie puissance et chaleur(avec une parabole "parfaite")?

[f6bes]

Bjr à toi,

Une parabole "parfaite" aurait un point focal hyper minuscule (tete d'épingle et certainement moins).
Seule une mesure permettrais de déterminer la température au point focal. La puissance quand a elle
reste la meme (que la puissance reçue) si on considére cela de façon théorique.
Donc si on considére l'ensemble comme parfait, j'aurais tendance à dire que la temérature serait
infinie. (chose impossible).
Donc ta parabole a des pertes et un rendement.
Mais il te faut donc une SURFACE focale , plus tot qu'un point focal si tu veux chauffer un volume
assez conséquent. Ilte faut "étaler" ton point de chauffe. Mais plus tu étales, plus tu baisses en temérature.
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[phys4]

Comment savoir quelle température aura le point de focalisation? Y' a-t-il une formule qui relie puissance et chaleur(avec une parabole "parfaite")?

La température du point de focalisation dépend de sa taille et de l'énergie totale collectée.

La température atteint est celle du corps noir de la taille de la tache focale capable d'émettre la puissance reçue. Exemple simple, je prends une parabole de focale 50cm et 50 cm de profondeur, elle a 2m de diamètre et une tache focale de 1cm de diamètre.
Comme elle collecte jusque 3Kw et que la surface de la tache focale est de , nous obtenons une température de 3600 K, à condition que la parabole et son pouvoir réflecteur soit parfait.
C'est à peu près le maximum qu'il est possible par focalisation de la lumière solaire au niveau de la Terre.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
On voit le Soleil sous un angle de ½ degré, qui est à peu près 1/100 de radian. Donc l’image du Soleil fait 1/100 de la focale de la lentille ou du miroir.

Pour chauffer un litre d’eau de 20°C à 100°C il faut 80 000 calories, soit 334 400 J.
A midi, dans le midi, par ciel bleu, la constante solaire est de 845 W/m².
Avec un rendement de 100 % est sans pertes par réflexion, convection, etc. Il faudra quelques 400 s pour chauffer à 100°.
Au revoir.

[invite7314c999]

Merci à tous,

J'ais encore une question qui est toujours dans le même sujet:
En surfant, j'ais lut, que la matière et la couleur qui reçoit la lumière aura un impact sur la quantités d'énergie "captée", en effet si j'ais 845w/m2 ou 1000w/m2 (vous ne donné pas tous la même valeur), combien d'énergie sera perdue à cause de la "réflexion" possible du contenant d'eau du à sa couleur ou sa matière? Si nous prenons en compte que le point focal ne sera pas "parfait" et fera quelques centimètres de diamètre?

Bonsoir.

[phys4]

Il suffit d'utiliser des casseroles ou des pots noirs, par construction, pas de peinture.