CONSTRUIRE UN MIROIR PARABOLIQUE EXPERIENCE

1ère partie :
CONSTRUIRE UN MIROIR PARABOLIQUE
EXPERIENCE
Sources : http://prog-paradisaea.com/Constante-solaire.html
PROTOCOLE EXPERIMENTAL
Matériel :
- Une antenne parabolique recouverte à l'intérieur de papier aluminium
- Un disque en laiton peint en noir
- Un thermomètre à sonde
- Un chronomètre
- Une balance
- Un double décimètre
Déroulement de l'expérience :
1) S'installer à l'extérieur, un jour ensoleillé si possible.
2) Mesurer les données permettant de calculer la constante solaire c'est à dire la puissance des
rayons solaires sur ce disque en laiton noir ramenée au mètre carré :
a) Mesurer la masse du disque en laiton avec la balance.
m = …. kg
b) Mesurer le rayon du disque en laiton avec le double décimètre.
r = …. m
c) En déduire la surface du disque en laiton.
S = π.r² = …. m²
d) Mesurer la température initiale du disque en laiton en insérant la sonde du
thermomètre dans l'orifice du disque.
Ti = …. °C
e) Installer le disque en laiton au soleil et démarrer le chronomètre.
f) Relever toutes les 30 secondes la température du disque en laiton.
TABLEAU DE MESURES
Temps (en s)
Température
(en °C)
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
3) Installer la parabole au soleil et vérifier que les rayons solaires sont concentrés en un seul
point.
4) Effectuer de nouveau les mesures sur le disque en laiton noir (refroidi) c'est à dire sa
masse, sa surface et sa température initiale.
m = …. kg
r = …. m
S = π.r² = …. m²
Ti = …. °C
5) Placer le disque en laiton noir sur ce point de concentration des rayons et démarrer le
chronomètre.
6) Relever toutes les 30 secondes la température du disque en laiton.
TABLEAU DE MESURES
Temps (en s)
Température
(en °C)
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
Interprétation des résultats
On utilise cette formule pour calculer la puissance des rayons solaires reçus par le disque en laiton :
. . avec :
, la puissance des rayons solaires reçus par le disque en laiton en W
m, la masse du disque en laiton en kg
c, la chaleur massique du laiton :
Tf, la température finale en °C
Ti, la température initiale en °C
t, le temps mesuré à la fin de l'expérience en s
On peut ensuite ramener cette puissance au m² pour obtenir la constante solaire sur Terre (valeur
expérimentale) en utilisant la formule :
avec :
, la constante solaire en W/m²
W
, la puissance des rayons solaires reçus par le disque en laiton en W
S, la surface du disque en laiton en m²
1) Calculer la puissance des rayons reçus par le disque en laiton noir (lorsqu’il est utilisé
sans la parabole).
2) Avec la même formule, calculer la puissance des rayons reçus par le disque en laiton
noir lorsqu’il est placé sur le point de convergence des rayons de la parabole.
3) Calculer la valeur expérimentale de la constante solaire dans le cas où l’on n’utilise
pas la parabole.
4) Avec la même formule, calculer la valeur expérimentale de la constante solaire
lorsqu’on
on utilise la parabole (en utilisant et la surface de la parabole que l’on
l
calculera).
5) Comparer et .
6) En utilisant la valeur théorique de la constante solaire c'est-à-dire P = 540 W/m², retrouver
la valeur théorique de puis de .
7) Comparer les valeurs théoriques et les valeurs expérimentales.
8)) Tracer une courbe présentant la température du disque en laiton en fonction du temps
dans chacune des
es deux conditions d’expérience
d’expé
puis analyser et interpréter les résultats.