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MATERIELS ET METHODES
DOCUMENTATION
Pour les études théoriques et les confirmations des résultats, des recherches sur documentations et visites de sites web ont été entreprises
L’ENERGIE SOLAIRE :
L’énergie solaire est le premier matériel utilisé dans notre devoir grâce à ses propriétés favorables à l’Environnement et parce qu’elle fait partie des énergies nouvelles.
ORIGINE DE L’ ENERGIE SOLAIRE
Cette énergie solaire est d’origine nucléaire provenant des réactions de fusion de noyaux d’hydrogène en noyau d’hélium.
Théorie de fusion au niveau du soleil
Le Soleil est constitué de : 92,1% en atomes d’hydrogène (soit 75% en masse) ; 7,5% en atomes d’hélium (soit 25% en masse) et 0,1% en d’autres atomes comme l‘oxygène, le carbone, l’azote…) Au cours de la vie d’une étoile (en occurrence le Soleil), plusieurs réactions de fusion se produisent mais une domine toutes les autres en importance, c’est la synthèse de l’Hélium 24 He à partir de l’hydrogène11H , l’atome interstellaire.
La lumière et la chaleur que le Soleil rayonne sont dues aux réactions de fusion qui ont lieu en son sein. L’énergie nécessaire pour initier la première de ces réactions est apportée par l’interaction gravitationnelle qui attire entre eux les atomes d’hydrogène interstellaire. Ensuite, l’énergie dégagée par la réaction entretient la combustion.
Dans la première des réactions de synthèse de l’Hélium, un neutrino est créé, c’est-à-dire que la réaction est régie par une interaction faible.
Cette synthèse de l’hélium se fait en trois étapes :
Etape 1 : Synthèse du deutérium 12 D un isotope de l’hydrogène à partir de l’hydrogène suivant la réaction .
Etape 2 : Synthèse de l’hélium 3 23 He un isotope de l’hélium à partir de l’hydrogène suivant la réaction .
Etape 3 : Synthèse de l’hélium 4 ( 24 He ) suivant la réaction .
Les particules émises sont deux protons ou noyau d’hydrogène.
D’après la relation d’Einstein qui relie la masse avec l’énergie, le bilan énergétique , par noyau d’Hélium formé est donc relativement très exo énergétique, la réaction libère donc de l’énergie au milieu extérieur de valeurE= 26,7 MeV
Ce qui donnerait par gramme d’hydrogène, une énergie libérée égale à 4.1,665.1027
De cette théorie de fusion, on peut déjà déduire laréserve d’énergie du Soleil et de l’espérance de vie du Soleil8.
Réserve d’énergie du soleil La masse actuelle du Soleil est estimée à 2.1030 kg.
En admettant que seule la réaction (A-1) intervient et qu’une proportion de 10% de la masse totale est placée dans les conditions où la réaction peut se produire, la masse M que le Soleil peut encore perdre pour rayonner l’énergie correspondant dans les siècles à venir est estimée à 1.38.1027 kg.
Espérance de vie du soleil
La puissance totale rayonnée par le soleil est de 3.7.1026 W. La consommation en hydrogène du Soleil est de 6.1011 kg/s. La masse perdue par seconde est de 4.109 kg. L’espérance de vie du Soleil est donc approximativement T=1010 années (l’âge actuellement admis pour le Soleil es t de 5.109 années). (8)
LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES – LA LUMIERE
Le Soleil donc nous fait parvenir toute une gamme d’ondes électromagnétiques dont les fréquences s’étalent de104 à 1026 Hz .
Une onde électromagnétique est une onde progressive dans le vide ou dans un milieu matériel, constituée de couple de champ électrique E et d’un champ magnétiqueH proportionnels et en phase.
Cette onde est caractérisée par l’amplitude E0 et par sa longueur d’onde reliée à la fréquence par la relation c (A-2) où c est la célérité de l’onde dans le milieu considéré. Ainsi, plus la longueur d’onde du rayonnement est élevée, plus sa fréquence est basse, et inversement. Les photons émis par le Soleil au niveau de son atmosphère sont porteurs d’énergie électromagnétique qui s’exprime suivant la relation E = nh (A- 3) où h est la constante de Planck, est la fréquence émise (ou absorbée) par le photon et n lenombre de photons.
Le spectre électromagnétique décrit la répartitiondes ondes électroma-gnétiques en fonction de leur fréquence : les ondes de faible fréquence, de quelques kilohertz (kHz) à plusieurs gigahertz (GHz), sont appelées ondes radio ou ondes hertziennes, par référence à Heinrich Hertz, physicien allemand qui fut le premier à produire et à détecter de telles ondes ; l’unité defréquence, le hertz (noté Hz), porte également son nom.
À des fréquences plus élevées se trouvent par ordre de fréquence croissante l’infrarouge, la lumière visible (longueur d’onde entre 400 et 800 nm) et l’ultraviolet.
Enfin, aux fréquences les plus élevées, se trouventle domaine des rayons X (entre 1 et 100 nm), puis celui des rayons gamma (longueur d’onde inférieure à 1 nm). 9
LA MOYENNE PLANETAIRE
Comme toute planète, la Terre n’est pas un disque plat mais un globe, où un seul point se trouve à la verticale du Soleil. La surface d’un disque ayant même rayon que la Terre estR2 et la surface terrestre vaut 4.R2.
Le calcul de l’émissivité solaire, à l’endroit où se trouve la Terre, se fait en multipliant la valeur précédente (1340 Watt.m-2) par un rapport, mis au carré, entre le rayon solaire et la distance entre le centre de la Terre et le centre du Soleil.
La puissance effectivement reçue, en moyenne, par mètre carré de surface terrestre, doit donc encore être divisée par quatre par rapport à celle reçue par la Terre.
Ceci donne une moyenne de 342 Watts par mètre carré de surface terrestre.
Soit : Lors de l’aphélie: 324,2 Watts par mètre carré de surface terrestre et 346,6 watts par mètre carré de surface terrestre orsl du périhélie.
L’ALBEDO ET L’ABSORPTION ATMOSPHERIQUE
La surface de la Terre est loin de pouvoir profiter d’un ensoleillement moyen de 342 W.m2. En effet, le rayonnement solaire doit traverser l’atmosphère et ceci diminue considérablement le rayonnement reçu sur lasurface terrestre.
L’Albédo est la capacité du globe terrestre de renvoyer vers l’espace de l’énergie lumineuse qui ne participe en rien à son équilibre thermodynamique.
La loi de conservation de l’énergie oblige à une stricte égalité entre:
o l’énergie qui est reçue par le globe terrestre, sous forme de longueurs d’ondes très variées correspondant au spectre solaire,
o et l’énergie qui en est expulsée sous forme d’infrarouges
Cette égalité s’établit autour d’une valeurde seulement 240 W/m².
En supposant que l’atmosphère absorbe le tiers de 240 W.m-2, alors seuls 160 W.m-2 d’énergie solaire finissent par atteindre la surface terrestre (A-8)
Table des matières
Introduction
A- Contexte- de la Santé publique
B- Matériels et méthodes
I- DOCUMENTATION
II- ENERGIE SOLAIRE
II-1- Origine de l’énergie solaire
II-2- Les ondes électromagnétiques et la lumière
II-3- La constante solaire sans effet de l’atmosphère
II-4- La moyenne planétaire
II-5- L’albédo et l’absorption atmosphérique
II-6- Ensoleillement et latitude
III- Le capteur solaire et le thermomètre
IV- Les échantillons
V- Le 3M Pétri film
C- Résultat- Interprétation- Discussion
I- Mise au point du capteur
II- Efficacité des traitements
III- Interprétation et discussion
Conclusion et recommandation
Bibliographie
Annexe 1
Annexe 2
