calcul de l'énergie lumineuse

[SoS(14)]

Bonjour

"Notre projet étant de calculer la puissance lumineuse émise par le spot au dessus de l'eau en Watt/m²".

Une puissance s'exprime en Watt et non en Watt/m² ... ces dernières unités correspondent à un éclairement ....

"Nous aimerions alors, avoir une expérience permettant de chauffer l'eau qu'avec la lumière ou alors une expérience permettant de chauffer l'eau qu'avec la chaleur du spot",

C'est sans espoir ... la "chaleur du spot" ne veut rien dire !!! La chaleur est une manière de transférer de l'énergie qui n'a d'existence que lors du transfert (il n'y a pas de chaleur initiale, ni finale ...)
De plus ce transfert qualifié de thermique peut s'effectuer de trois manières différentes (convection, conduction et rayonnement -lumière pour vous, pas forcément visible cf anciennes réponses-)

"Donc si vous pouviez nous fournir la deuxième expérience permettant de négliger soit la chaleur émise par le spot, soit la puissance lumineuse de celui-ci cela nous permettrait alors d'en déduire l'un ou l'autre".

Là aussi l'expression "chaleur émise par le spot" ne veut rien dire ... donc on ne pourra jamais négliger qqchose qui n'a aucun sens !!!!

En espérant vous avoir éclairé ... ne perdez pas espoir !!

Bonne suite et bon réveillon

[Invité]

on ne perdra jamais espoir et sachez que cela persistera tant que vous nous donnerez des réponses qui ne résolvent pas entièrement nos problèmes mais qui nous aident énormément, vous nous poussez à la recherche et je vous en remercie, de plus sans vous on aurez jamais appris autant d'élément sur nos expériences. merci encore. le but d'un forum est bien évidement de donner des aides mais de ne pas pour autant perdre de vue que ce n'est pas à vous de nous faire le tpe. c'est pour cela que j'aimerais savoir si mes affirmation sont justes ou pas et de les compléter si besoin.
pensez vous que l'élévation de température vient plutôt de mon spot qui chauffe ( si l'on met la main dessous , ça brule vraiment) ou de l'éclairement qu'il émet. moi je pense que l'eau chauffe essentiellement grâce à la chaleur ou plutot l'effet thermique qu'émet du spot? qu'en dites vous?
de plus j'avais pensez à une expérience dont je n'en certifie pas les résultats
expérience: on place le spot à 25cm du calorimètre mais cette fois ci le spot se trouve sur le coté et non au dessus ; au dessus du calorimètre on met du papier aluminium ou n'importe quoi qui ne laisse point entrer la lumière, de là, je pense, que l'on pourrait trouver une élévation de température ou transfert thermique entrainé uniquement par l'effet thermique que le spot émet.
qu'en pensez vous? voyez vous une amélioration à ajouter à cette expérience, je rappelle que l'on veut être précis , bien sur, mais que l'on précisera que c'est le raisonnement utilisé qui sera retenu. le résultat obtenu ne sera donc pas très intérressant
merci d'avance de vos future réponses. et bonne année à vous.

[SoS(2)]

Bonjour,

Votre spot étant une ampoule à incandescence, le métal du filament est très chaud et il émet donc du rayonnement. ce rayonnement composé contient de la lumière visible (le spot éclaire) et des infra-rouges (le spot chauffe). Séparer les deux effets est donc compliqué (il faudrait un filtre laissant passer la lumière visible seulement !) Vos obstacles à lumière (aluminium) sont des obstacles à rayonnement et ne "séparent" pas les deux phénomènes.
Peut-être pourriez vous comparer les effets 'e votre spot et d'un spot à "lumière froide" (super-leds) qui éclairerait autant (indication en lumen).

Bonne continuation

[Invité]

oui je comprend mais pouvez vous alors nous donnez l'expérience adéquate? parce que là, cela me semble difficile de trouver une expérience nous meme. nos résultats n'ont pas besoin d'une grande précision il nous faut juste un raisonnement de lycée et l'expérience qui va avec. l'expérience que j'avais proposée semblait-elle juste? merci de vos réponses.

[SoS(14)]

Séparer les deux effets est donc compliqué (il faudrait un filtre laissant passer la lumière visible seulement !)

Peut-être pourriez vous comparer les effets de votre spot et d'un spot à "lumière froide" (super-leds) qui éclairerait autant (indication en lumen).

Bonne continuation

Bonjour,

Que voulez-vous de plus ???
Sos 2 vous a donné deux pistes très intéressantes il me semble (un filtre sélectif et les LED ...)[
A vous de creuser et de revenir nous voir avec des questions neuves !! puisque

le but d'un forum est bien évidement de donner des aides mais de ne pas pour autant perdre de vue que ce n'est pas à vous de nous faire le tpe.

A bientôt !

[Invité]

oui bien sur je suis d'accord avec les règles du forum mais j'aimerais savoir si l'expérience que j'ai proposé serait valable et si elle ne l'est pas , pouvez vous nous en expliquez les raisons? merci d'avance

[Invité]

Notre idée d'expérience serait la suivante:
1)on place le calorimètre au milieu de la table, avec une masse d'eau m connue , on connait la température de départ et on le recouvre avec du papier aluminium, juste le haut du calorimètre de façon à ne pas laisser passer la lumière ou comme vous dites la lumière visible. après on place le spot sur la table à 35cm à droite du calorimètre , en direction du calorimètre. on attend 15min, l'eau va donc chauffer et on relève a nouveau la température. avec toutes ces données on peut donc calculer Q=m*4180*delta température appelons ce Q Q1 . il correspond à un transfert d'énergie du à la chaleur émise par le spot.
2) on place le calorimètre au milieu de la table, avec une masse d'eau m connue , on connait la température de départ. cette fois-ci on place le spot à la verticale à 35 cm du calorimètre. on attend 15min, l'eau va donc chauffer et on relève a nouveau la température. avec toutes ces données on peut donc calculer Q=m*4180*delta température appelons ce Q Q2 . il correspond à un transfert d'énergie du à la lumière visible et à la chaleur émise par le spot.

===> de cette façon en faisant la soustraction de Q2-Q1=Q3(en joules) on obtiendrait a peu près, ce que l'on cherche, c'est à dire que l'augmentation de température de l'eau par la lumière. Sans faire les expériences il est évident que Q3 ne va pas être très élevé.
de là on peut calculer P (en watt) ( ce qu'au départ j'appelais puissance lumineuse) de cette façon: P=Q3/15min soit 900secondes avec ce P(en watt) et la surface l'eau (en m²) on aurait Eclairement= P(en watt)/la surface (en m²) on aurait alors l'éclairement de notre spot en watt/m², alors bien évidement on se doute que ce résultat n'est pas exactement correct mais cependant je pense qu'on s'en approcher.
que pensez de l'expérience? que pensez vous du résultat final ( sera-t-il vraiment éloigné de la réponse?)
merci d'avance.

[SoS(2)]

Bonjour,

Il me semble que vous vous trompez sur le fonctionnement d'un calorimètre : celui-ci est prévu pour limiter au maximum les échanges énergétiques entre l'intérieur et l'extérieur et il n'y a donc à peu près que par son ouverture que les échanges se font. Vous ne pouvez donc pas considérer que l'eau sera chauffée de la même façon lorsqu'on place le spot sur le côté ou au dessus (par la partie "non éclairante" du rayonnement émis) !

Bonne continuation !

[SoS(14)]

Bonjour,

Pourquoi ne pas remplacer le calorimètre par un grand récipient en verre, terre, porcelaine ... isolé ou non du support sur lequel il est placé (à vous de réflechir) ... avec un themomètre (isolé ou non ... ?) sur le bord ...
Utiliser le fait que lorsque le spot est à la verticale du récipient l'air "réchauffé" par le spot monte car ... (je vous laisse chercher) donc la montée de température sera directement liée à l'apport d'énergie lumineuse.
La "chaleur" émise par votre spot est de la LUMIERE !! certes non visible (cf anciens messages) mais de la lumière tout de même !!

A moins que vous ne vouliez que l'éclairement pour le visible .... d'où l'idée de trouver un filtre !! (avez-vous creusé ??)
Et les Super-Led ... vous avez cherché ????

A bientôt avec du nouveau ... ?

Sinon pour Q1 je vois mal comment vous ne pourriez évaluer QUE l'apport des IR et pas du visible ??

[Invité]

je pense que j'ai trouvé la solution. premièrement on a une expérience dans laquelle l'eau chauffe grâce à un transfert d'énergie de notre spot. Mais depuis le début on ne s'était jamais demandé de quoi était composé l'énergie de notre spot:
83% d'infra rouge
12% de chaleur (conduction thermique ou convection)
5% de lumière visible
http://www.led-fr.net/ampoule_calimero_eclairage.htm
c'est pourquoi il nous faudrait une expérience nous permettant de nous abstraire à la fois de la chaleur transmise par l'air et des infra rouges. pour cela j'avais pensé à mettre une paroi devant le spot, mais en quelle matière? il nous faudrait une paroi qui laisse passer la lumière visible et la chaleur puisque , en fait notre spot s'il chauffe tant que ça, c'est tout simplement à cause des infra rouges. je pensais à une paroi en verre? dites moi sinon comment faire mieux ou alors me dire si je me suis trompé.
Merci d'avance.
Rémi

[SoS(9)]

Je crois que vous avez mal interprété la page du site auquel vous faites référence, il faut comprendre (toujours en référence au site mentionné) que seuls 5% de l'énergie électrique utilisée sert à produire de la "lumière" pour l'éclairage, ce qui est le but de cette ampoule, mais les 95% de l'énergie électrique utilisée engendrent un transfert de chaleur sous forme d'infra rouge ou autre.
Pour ce qui est de votre proposition, il vous faudrait donc envelopper votre spot d'un film anti infra rouge. Ces filtres existent et sont utilisés souvent en astronomie
Je vous laisse poursuivre vos recherches, n'hésitez pas à nous recontacter

[Invité]

"Je crois que vous avez mal interprété la page du site auquel vous faites référence, il faut comprendre (toujours en référence au site mentionné) que seuls 5% de l'énergie électrique utilisée sert à produire de la "lumière" pour l'éclairage, ce qui est le but de cette ampoule, mais les 95% de l'énergie électrique utilisée engendrent un transfert de chaleur sous forme d'infra rouge ou autre."

Je ne suis pas sur d'avoir compris comme vous, par exemple si lorsque je calcule Q=m*constante de l'eau*delta température je trouve Q=10 000 joules est ce que théoriquement cela veut dire que la lumière visible y est pour 500joules? Si ce n'est pas cela pouvez vous mieux me l'expliquer?

"Pour ce qui est de votre proposition, il vous faudrait donc envelopper votre spot d'un film anti infra rouge. Ces filtres existent et sont utilisés souvent en astronomie"

avec l'utilisation d'un filtre infra rouge, on connait aurait théoriquement 17% de 10 000 par exemple? peut-on aussi connaitre la valeur de l'effet thermique du spot? Si on n'arrive pas à se fournir de ce film infra rouge, ce qui est fort probable, est ce que le verre ferait l'affaire?
merci d'avance.
Rémi

[SoS(9)]

Le site internet auquel vous faisiez référence ne traitait que de l'efficacité énergétique du spot. Cette efficacité se traduit par le rapport entre l'énergie lumineuse produite et l'énergie électrique consommée. Tout est histoire de conversion. Le site précise que seulement 5% de l'énergie électrique sert à produire de la lumière pour l'éclairage, les 95% restants permettent le "chauffage". Je pense donc que vous faites erreur dans l'interprétation des 5%. Il faudrait plus regarder vers les 95% qui permettent le chauffage.
Pour le filtre anti infrarouge, on en trouve à 30€ sur internet, mais ces filtres sont circulaires et ne peuvent donc pas envelopper votre spot. Le verre est un bon filtre anti infrarouge: s'il est transparent pour la lumière visible, en revanche il se montre opaque pour le rayonnement infrarouge. Je vous invite à consulter le site de la "main à la pâte". Je vous joints l'adresse concernée.: http://lamap.inrp.fr/?Page_Id=33&Action ... Type_Id=17
J'espère vous avoir aidé dans votre réflexion, n'hésitez pas à nous recontacter.

[Invité]

Merci de votre aide, nous avons réussit à finir notre dossier et maintenant on s'entraîne pour l'oral que l'on passe dans une semaine. Le seul problème c'est que l'on a 20 minutes pour présenter notre sujet mais nous on risque de les dépasser un peu ( 2 ou 3 minutes de plus) pensez vous que ce sera pénalisé? Avez vous des conseils à nous donner? Je sais que votre forum n'est pas destiné à ce genre de questions mais vous pourriez sûrement nous dire ce que vous attendez des élèves?
Merci d'avance
rémi

[SoS(13)]

Bonsoir Rémi,
Pas de panique ! Essayez toutefois de respecter le temps imparti... Pour cela, entraînez-vous.
Bon courage.