La puissance transportée par la lumière

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Classe(s) : 1re STI2D | Thème(s) : L'énergie transportée par la lumière

L’irradiance (ou éclairement énergétique) quantifie la puissance d’un rayonnement électromagnétique reçu perpendiculairement à une surface. Elle est mesurée à l’aide d’un pyranomètre : son capteur reçoit la lumière extérieure et il indique la valeur de l’irradiance en watt par mètre carré (W.m–2). L’irradiance I est donc le rapport d’une puissance par une surface S :

15494_P09_01Image dont le contenu est 	P : puissance en watt (W)I = PS	S : surface en mètre carré (m2)	I : irradiance en watt par mètre carré (W.m–2); Fin de l'image

L’éclairement solaire équivaut à 1 400 W.m–2 dans de bonnes conditions (le jour sans couverture nuageuse).

Exemple

Le soleil au zénith éclaire un champ de 1 000 m2 perpendiculairement à sa surface avec une irradiance I = 1 200 W.m–2.

Ce champ reçoit donc une puissance lumineuse P = I × S = 1 200 × 1 000 = 1,2 × 106 W = 1,2 MW. Cette puissance est considérable !

L’ordre de grandeur de la puissance lumineuse totale reçue par la Terre de la part du soleil est 1017 watts, soit une puissance moyenne de 340 W/m² au sol. L’ordre de grandeur de l’énergie reçue pendant un an est 1025 J. Environ 70 % de l’énergie est absorbée par la Terre, soit 1024 J, car une part de cette énergie est réfléchie par le système Terre-atmosphère. Ceci correspond à environ 1014 tonnes d’équivalent pétrole soit 12 000 fois la consommation énergétique mondiale.

DÉFINITION

Tonne d’équivalent pétrole (tep) : énergie moyenne libérée par la combustion d’une tonne de pétrole.

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