Énergie transportée par la lumière

Présentation


Rappels

Lien entre la fréquence $f$ et la longueur d'onde $\lambda$ ?
$$\lambda=\frac{c}{f}$$

Où $c$ est la célérité (vitesse) de la lumière
$c = \pu{3,0*10^8 m*s-1}$

Étendu en longueurs d'ondes de la partie visible du spectre électromagnétique ?

Simulations


Savoir et savoir faire

coeur

Interpréter les échanges d’énergie entre la matière et la lumière à l’aide de la notion de photon.

Citer et exploiter la relation $ΔE = h\cdot f$ reliant une variation d’énergie à la fréquence des photons émis ou reçus.

Identifier les formes d’énergie mises en jeu dans une conversion photovoltaïque et une conversion photothermique.

Exploiter les caractéristiques tension-courant d’un panneau photovoltaïque pour identifier son point de fonctionnement.

Réaliser le bilan de puissance pour déterminer le rendement d’une conversion photovoltaïque et d’une conversion photothermique.

piege

L’irradiance, qui est la puissance radiative reçue par mètre carré (unité : $\pu{W*m-2}$), peut aussi être appelé éclairement énergétique.
Et la lettre pour désigner cette grandeur peut varier ! Fiez-vous à l’unité.


Exercices


Quiz

--- primary_color: steelblue secondary_color: "#f2f2f2" text_color: black shuffle_questions: false --- ## La lumière est : - [x] constituée de photons - [ ] constituée de phonons - [x] une onde électromagnétique ## Un rayonnement gamma a pour fréquence $\pu{7,7E19 Hz}$. L'énergie du photon associé est : - [x] $\Delta E = hf$ - [x] $\pu{5,1E-14 J}$ - [ ] $\displaystyle \Delta E = \frac{hc}{f}$ ## L'énergie d'un photon de 3,5 eV est égale à : - [ ] $\pu{2,2E19 J}$ - [x] $\pu{5,6E-19 J}$ - [ ] $\pu{4,6E-20 J}$ > $\pu{1,0 eV}=\pu{1,6E-19 J}$ ## La longueur d'onde dans le vide d'un rayonnement associé à un photon d'énergie $\Delta E = \pu{2,34E-19 J}$ est : - [ ] $\pu{85 \mu m}$ - [x] $\pu{850 nm}$ - [x] $\pu{8,50E-7 m}$ ## Un panneau solaire thermique fournit : - [x] une énergie thermique - [ ] une énergie lumineuse - [ ] une énergie électrique ## Le rendement d'un panneau solaire thermique est le rapport des puissances : - [x] $\frac{P_{thermique}}{P_{rayonnante}}$ - [ ] $\frac{P_{rayonnante}}{P_{thermique}}$ - [ ] $\frac{P_{électrique}}{P_{rayonnante}}$ ## Une masse de $\pu{1,0 kg}$ d'eau subissant une élévation de température de $\pu{50 ^\circ C}$ reçoit une énergie thermique de : - [x] $\pu{58 Wh}$ - [ ] $\pu{7,6E8 Wh}$ - [x] $\pu{2,1E5 J}$ > $c_{eau}=\pu{4,18E3 J*kg-1*^\circ C-1}$ ## On a représenté ci-dessous la caractéristique $I(U)$ d'une cellule photovoltaïque.

![](/caractnue.png)

Que vallent la tension en circuit ouvert $U_{co}$ et l'intensité de court-circuit $I_{cc}$ ? - [x] $\pu{8,08 V}$ et $\pu{1,05 A}$ - [ ] $\pu{7,0 V}$ et $\pu{1,0 A}$ - [ ] les valeurs de la tension et de l'intensité au point de fonctionnement à puissance maximale. ## ![](/caractass.png)

La caractéristique ci-dessus correspond à une association de deux cellules identiques à celle de la question précédente.
Il s'agit : - [x] d'une association série - [ ] d'une association parallèle - [ ] d'une association libre ## On a maintenant superposé la courbe de la puissance délivrée $P(U)$ à la caractéristique.

![](/caractpuiss.png)

les valeurs nominales d'intensité et de tension de cette cellule sont : - [x] les coordonnées du point B - [ ] les coordonnées du point A - [ ] $\pu{8,08 V}$ et $\pu{1,05 A}$ ## ![](/caractpuiss.png)

La puissance électrique maximale que peut fournir le panneau est : - [ ] $\pu{8,5 W}$ - [x] $\pu{7,0 W}$ - [ ] $\pu{8,0 W}$ - [ ] $\pu{9,4 W}$ ## Le panneau alimente un conducteur ohmique de résistance $R = \pu{40 \Omega}$ dont on a superposé la caractéristique :
![](/caractres.png)

Le point de fonctionnement du circuit est : - [x] le point C - [ ] le point A - [ ] le point B ## ![](/caractres.png)

La puissance que la cellule délivre au dipôle ohmique est : - [x] $\pu{1,6 W}$ - [ ] $\pu{9,8 W}$ - [ ] $\pu{7,0 W}$ ## ![](/caractpuiss.png)

Que vaut la résistance qui permettrait à la cellule de délivrer une puissance maximale : - [ ] $\pu{0,14 \Omega}$ - [x] $\pu{7,0 \Omega}$ - [ ] $\pu{40 \Omega}$