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Chaleur et conduction thermique Oui

Bonjour,

le transfert de chaleur par conduction se fait selon deux modes :
- de proche en proche du fait des vibrations des atomes (ou des molécules),
- par déplacement des électrons.

Ainsi, dans un gaz ou un liquide au repos, ce sont les chocs entre les atomes (ou les molécules) qui permettent de propager la chaleur. Dans un solide, la transmission par les électrons est la plus efficace. Elle a lieu dans les matériaux plutôt bons conducteurs électriques. Dans les autres matériaux, plus ou moins isolants électriques, la transmission se fait plutôt par les chocs entre atomes. C'est moins efficace.
La chaleur se propage de la température la plus haute vers la plus basse. Une haute température se traduit par une forte agitation des atomes. Par analogie, si on a plusieurs personnes les unes à côté des autres, les plus agitées bousculeront les autres de proche en proche, et ceci d'autant plus facilement qu'elles sont très voisines (Les solides sont plus conducteurs que les liquides eux-mêmes plus conducteurs que les gaz). Si maintenant, elles ont des "colis" (les électrons), elles pourront encore plus facilement transmettre la chaleur à leurs voisins.

Régis Olivès

le radiomètre de Crookes Oui

Dans le cas du radiomètre de Crookes, la rotation est due à l'échauffement des faces noires par l'éclairement. Cet éclairement, s'il est artificiel, doit provenir d'une lampe à incandescence ou halogène, mais en aucun cas d'une lampe à économie d'énergie ou d'un tube néon dont l'éclairement comporte trop peu de rayonnement infrarouge. Les molécules du gaz, chauffées au contact des faces noires, rebondissent sur ces faces et acquièrent de l'énergie cinétique, mettant ainsi en mouvement l'ensemble. Une différence de pression apparaît de part et d'autre des "pales". La pression à l'intérieur de l'ampoule est réduite afin d'accroître l'effet. À pression atmosphérique, l'effet est moins probant. Il faut autant que possible réduire les frottements au niveau de l'axe (ou du fil qui ne doit pas offrir de résistance à la rotation).

Enfin, l'idée de base d'un radiomètre est de mesurer l'intensité du rayonnement électromagnétique. S'il s'agit du rayonnement solaire, on peut en réaliser un qui transformera ce rayonnement soit en chaleur soit en électricité.

Le premier s'apparente à un bolomètre : cylindre métallique recouvert d'une peinture noire, muni d'un thermomètre et placé à l'extrémité d'un tube. L'ensemble est orienté dans la direction du soleil, on mesure l'élévation de la température du petit cylindre au cours du temps et, connaissant la capacité calorifique du métal, on en déduit l'ensoleillement.

Le second peut être réalisé à partir d'une cellule photovoltaïque calibrée (c'est-à-dire une cellule dont on connaît les caractéristiques courant-tension selon l'ensoleillement). On mesure alors le courant en circuit fermé à l'aide d'un ampèremètre que l'on compare aux caractéristiques.

Concernant les autres gammes de spectres (UV, par exemple), il existe des appareils spécifiques qui ne sont pas forcément aussi faciles à réaliser.

Cordialement
Régis Olivès

Allumer une DEL avec une cellule solaire Oui

Bonjour,

Dans le cas présent, bien entendu, il faut avoir la cellule face au soleil. Hormis cela, la cellule PV n'est pas forcément adaptée à la DEL. Les DEL ont une plage de fonctionnement en termes de courant et de tension qu'il faut vérifier et comparer à celle de la cellule.

Aussi, la DEL nécessite un courant très faible (de 1 à 20 mA) et une tension de 1 à 3 V. Au delà d'une certaine valeur de courant (dépendante de la DEL), elle est endommagée (il n'y a pas obligatoirement de signe extérieur permettant de le remarquer).

En l'absence de documents techniques concernant la cellule PV, on peut mesurer à l'aide d'un voltmètre (ou multimètre en position Voltmètre) la tension en circuit ouvert de la cellule exposée au soleil. Cela indique la tension maximum délivrable par la cellule dans ces conditions d'ensoleillement. En plaçant ensuite le multimètre en position ampèremètre toujours aux bornes de la cellule, on mesure le courant maximum délivrable par la cellule correspondant à ces conditions d'ensoleillement.

Remarquons enfin que, pédagogiquement, alimenter une DEL par une cellule PV peut être une source de confusion : pourquoi générer de la lumière à partir de la lumière ? tout comme de metttre en mouvement une petite éolienne par un ventilateur ?! Il est bien souvent préférable et donc plus didactique d'alimenter un petit moteur avec des cellules PV : une conversion d'une forme d'énergie en une autre. Pour complément, il existe dans le commerce des lampes comportant des cellules PV qui chargent une batterie électrique. Cette batterie peut alors alimenter des DEL. Cela évite la confusion.

En espérant avoir répondu à la question.

Régis Olivès
Université de Perpignan - Polytech
PROMES-CNRS

Le rayonnement infrarouge traverse-t-il le verre ? Oui

L'infrarouge est un rayonnement dont la longueur d'onde est comprise entre 0,78 µm et 1 mm. On distingue trois types d'infrarouge :

  • IR proche : de 0,78 - 1,4 µm ;
  • IR moyen : de 1,4 à 3 µm ;
  • IR lointain : de 3 µm à 1 mm.

Le verre utilisé dans le bâtiment est transparent au rayonnement visible et au proche infrarouge mais opaque à l'infrarouge lointain. Autrement dit, le verre laissera passer la lumière visible et le proche infrarouge qui est émis par une télécommande (diode de longueur d'onde d'environ 0,95 µm). Par contre il bloquera le rayonnement thermique. Ce dernier est le rayonnement émis par les objets du fait de leur température. Typiquement, les objets dont la température est comprise entre 20 et 100°C émettent principalement un rayonnement dont la longueur d'onde est entre 8 et 10 µm.
Bien cordialement
Régis Olivès