Solution technique miracle du jour

[Glycogène]

On voit qu'à Nauru, chaud et humide, la température du ciel varie entre 300 et 245 K

Oulala, ce graphe ne permet pas de conclure cela.
Les chiffres 300K et 245K sont placés n'importe où horizontalement. Ils servent juste à indiquer que les courbes en pointillé représentent l'émission d'un corps noir à 300K pour la courbe du haut, et 245K pour la courbe du bas. Plus la température du corps noir est élevée, plus la bosse de la courbe d'émission est décalée vers la droite (longueur d'onde plus courte).
Mais pour savoir à quelle température de corps noir les courbes mesurées sont equivalentes, il doit falloir faire une sorte d'intégrale ou je ne sais quelle operation. Mais ca na se lit pas directement sur le graphique.

[GillesH38]

On voit qu'à Nauru, chaud et humide, la température du ciel varie entre 300 et 245 K

Oulala, ce graphe ne permet pas de conclure cela.
Les chiffres 300K et 245K sont placés n'importe où horizontalement. Ils servent juste à indiquer que les courbes en pointillé représentent l'émission d'un corps noir à 300K pour la courbe du haut, et 245K pour la courbe du bas. Plus la température du corps noir est
Mais pour savoir à quelle température de corps noir les courbes mesurées sont equivalentes, il doit falloir faire une sorte d'intégrale ou je ne sais quelle operation. Mais ca na se lit pas directement sur le graphique.

techniquement, si l'intensité à une certaine fréquence correspond à celle du corps noir à une température T, on dit que la température de brillance est égale à T mais si ce n'est pas un corps noir, la température de brillance dépend de la fréquence) : ma phrase était incomplète j'aurais du dire "la température de brillance" du ciel est entre 300 et 245 K. La différence de température de brillance est due au fait que en fait tu ne "vois" pas la même altitude du ciel suivant la fréquence à laquelle tu regardes, c'est à dire que le ciel n'a pas la même "couleur" en IR selon la fréquence . Parler de "la température du ciel" n'a pas grand sens car le ciel n'est pas un "objet". Mais un panneau solaire fonctionnement dans une certaine bande sera sensible à la température moyenne de brillance dans cette bande de fréquence.

[Glycogène]

aurais du dire "la température de brillance" du ciel est entre 300 et 245 K.

Ben non, on ne peut pas conclure cela.
Si on regarde à la louche :
Le pic d'émission du ciel vers le sol à Nauru est à droite du pic d'émission du corps noir à 300K, donc le ciel est vu grossièrement comme un objet plus chaud que 300K.
Le pic d'émission en Alaska est à droite du pic d'émission à Nauru, donc c'est encore plus chaud qu'à Nauru.
Mais en fait on ne peut pas dire cela car il manque un bout de ka courbe à Nauru (Vers les températures basses), et pour la courbe en Alaska, ça semble atteindre des niveaux non négligeables en allant vers la gauche, il faudrait voir si ça se poursuit plus à gauche.
Par contre on peut affirmer que le pic de chaque courbe visible sur ce graphique (en sachant qu'il est incomplet) correspond a une température de brillance plus chaude que 300K.

Une inconnue aussi : la mesure a-t-elle été faite la nuit ou le jour ?
Ça si c'est le jour, rien d étonnant d'avoir beaucoup d'énergie dans des longueurs d'onde correspondant à 350K en Alaska (diffusion des IR solaire, car il vaut mieux ne pas avoir d'incidence direct des rayons solaires si on veut mesurer la température du ciel et pas du soleil).

Par contre je suis d'accord que l'émission IR du sol la nuit est inutilisable pour en faire de l'electricite.
La seule chose possible est de l'utiliser ppur de l'effet de serre ou au contraire pour stocker du froid.

[GillesH38]

aurais du dire "la température de brillance" du ciel est entre 300 et 245 K.

Ben non, on ne peut pas conclure cela.
Si on regarde à la louche :
Le pic d'émission du ciel vers le sol à Nauru est à droite du pic d'émission du corps noir à 300K, donc le ciel est vu grossièrement comme un objet plus chaud que 300K.

non c'est pas juste de dire ça, il faut comparer l'intensité spécifique à celle du corps noir, ce n'est pas le pic d'émission qui compte (qui est controlé par l'opacité). Si tu regardes un objet bleu sur ton bureau, son pic d'émission (en fait de réémission) est "à droite" de celui du Soleil mais il est néanmoins bien plus froid, car en terme d'intensité il est moins brillant que le Soleil dans le bleu !

Le pic d'émission en Alaska est à droite du pic d'émission à Nauru, donc c'est encore plus chaud qu'à Nauru.
Mais en fait on ne peut pas dire cela car il manque un bout de ka courbe à Nauru (Vers les températures basses), et pour la courbe en Alaska, ça semble atteindre des niveaux non négligeables en allant vers la gauche, il faudrait voir si ça se poursuit plus à gauche.
Par contre on peut affirmer que le pic de chaque courbe visible sur ce graphique (en sachant qu'il est incomplet) correspond a une température de brillance plus chaude que 300K

sauf que ce n'est pas la définition de la température de brillance, la température de brillance est définie . par la solution de Bnu(Tb)= Inu où Inu est l'intensité spécifique de l'objet observé et Bnu(T) la fonction de Planck du corps noir. C'est une définition locale qui est faite à chaque fréquence, sans considération de ce qui est émis ailleurs (et donc pas de la "position du pic".

Par contre je suis d'accord que l'émission IR du sol la nuit est inutilisable pour en faire de l'electricite.
La seule chose possible est de l'utiliser ppur de l'effet de serre ou au contraire pour stocker du froid.

pas tout à fait inutilisable, la thermo te dit que TOUT transfert de chaleur irréversible est utilisable (tu peux au maximum transformer en travail la variation d'enthalplie libre ) - c'est juste que le rendement serait tres mauvais c'est tout.

[Jeuf]

oui, quelques dizaines de degré d'écart, pas de quoi faire une machine bien intéressante.
Pourquoi des chercheurs se penchent là-dessus?

Sinon pour ta question je ne vois pas pourquoi le panneau aurait une température très différente du sol ...

à l 'horizontal au-dessus du sol, avec un ciel dégagé, une surface (assez large) limitera le rayonnement du sol vers le ciel et le sol refroidira moins vite. C'est une couverture anti-rayonnement (ça pourrait être anticonvection et encore plus efficace si c'est étanche à l'air, mais c'est bien plus compliqué à faire)

[GillesH38]

oui, quelques dizaines de degré d'écart, pas de quoi faire une machine bien intéressante.
Pourquoi des chercheurs se penchent là-dessus?

Sinon pour ta question je ne vois pas pourquoi le panneau aurait une température très différente du sol ...

à l 'horizontal au-dessus du sol, avec un ciel dégagé, une surface (assez large) limitera le rayonnement du sol vers le ciel et le sol refroidira moins vite. C'est une couverture anti-rayonnement (ça pourrait être anticonvection et encore plus efficace si c'est étanche à l'air, mais c'est bien plus compliqué à faire)

sauf que les températures sont surtout celle de l'atmosphère sinon on passerait très rapidement de 300 K au Soleil à quasiment le zéro absolu à l'ombre comme sur la Lune ! en réalité tout est plongé dans un bain d'infrarouges (merci les GES) et la conduction thermique avec l'atmosphère fait que tout ce qui est proche du sol est à peu près à la même température.

[Jeudii]

oui, quelques dizaines de degré d'écart, pas de quoi faire une machine bien intéressante.
Pourquoi des chercheurs se penchent là-dessus?

On a de plus en plus d'applications qui ne consomment à peu près rien, en particulier des capteurs. Un panneau IR bien placé en forêt boréale, cela ressemble beaucoup à un détecteur d'incendie longue vie/zéro batterie.

[Jeuf]

Dans une idée proche de ces capteurs IF qui produisent la nuit de l'électricité et qui sollicite nos connaissances sur les fondamentaux de la thermodynamique,
on a là un article dans l'usine nouvelle sur une peinture blanche qui refroidit, qui se trouve plus fraiche que l'air ambiant (5 à 10°C), et pas seulement plus fraiche que des surface sombres. Je me demande bien si c'est possible.

extraits :

Une couleur qui refroidit lorsqu’elle est exposée au soleil, c’est la peinture blanche qu’ont réussi à créer des chercheurs de l’Université de Purdue (Etats-Unis) en y incorporant du sulfate de baryum. Appliqué sur un bâtiment, ce pigment permettrait de refroidir une surface de plusieurs degrés en dessous de la température ambiante.

Le sulfate de baryum possède en effet une large bande d’énergie interdite (band gap), c’est-à-dire une bande dans laquelle les électrons ne prennent aucune valeur d’énergie. Il possède de plus une forte émissivité dans le rayonnement de la fenêtre atmosphérique, entre 8 et 13 µm, l’intervalle où la chaleur passe directement à travers la transparence de l’atmosphère en direction du ciel profond. Si l’émission thermique reflétée par la surface comprise dans cette fenêtre est supérieure à son absorption de la lumière du soleil, alors celle-ci peut refroidir : c’est ce que l’on appelle le refroidissement radiatif passif.

Testée dans les mêmes conditions que la pellicule, sa réflectance est montée jusqu’à 98,1 %. La peinture et la pellicule ont toutes deux permis un refroidissement de leurs surfaces de 4,5 à 10 °C par rapport aux températures ambiantes, en fonction de l'ensoleillement, lors d'une exposition de 24 heures en avril 2019 dans la ville de West Lafayette, en Indiana. Cela indique une puissance de refroidissement moyenne de 117 W/m².

Conclusion avec le cout écologique de l'extraction de baryum ; ça se calcule et on pourrait rapidement avoir un ordre de grandeur du bilan global, si on connaissait l'énergie d'extraction et transformation, le bilan serait vite fait.

Ce produit peut aussi être toxique, alors en peignant des grandes surfaces extérieures on en répand sur la planète.

[tita]

J'ai l'impression que c'est plutôt que ça ne chauffe pas en étant exposé au rayonnement. Techniquement, si le rayonnement est complètement réfléchi, il n'y a pas d'augmentation de température (le principe de l'albedo). Mais pour qu'il y ait une baisse de température, il faudrait la retirer pour l'accumuler ailleurs.

Du coup, c'est juste une peinture qui est plus blanche que les autres (reflète un maximum du rayonnement). J'ai l'impression que c'est un peu survendu, une bonne isolation a aussi son efficacité.

[GillesH38]

Dans une idée proche de ces capteurs IF qui produisent la nuit de l'électricité et qui sollicite nos connaissances sur les fondamentaux de la thermodynamique,
on a là un article dans l'usine nouvelle sur une peinture blanche qui refroidit, qui se trouve plus fraiche que l'air ambiant (5 à 10°C), et pas seulement plus fraiche que des surface sombres. Je me demande bien si c'est possible.

oui c'est possible, je ne dirai pas qu'elle se refroidit "quand" elle est exposée au Soleil mais qu'elle se réchauffe beaucoup moins. Si la conduction par l'air est peu importante, rien n'interdit qu'elle soit plus froide que l'air ambiant.

[Glycogène]

C'est possible que la peinture sot plus froide que l'air ambiant. En fait elle crée une couche d'air froid qui l'isole de l'air plus chaud.
Ce fonctionnement marche mieux s'il y a des poils qui limitent la dispersion de la couche froide, mais il vaut mieux que ces poils aient aussi la même propriété de réflexion pour que ça ne nuise pas au bilan radiatif.

En fait cette peinture réfléchit une partie des infrarouge solaire, en plus du visible. Alors que beaucoup de matériaux blancs sont "noirs" dans la bande d'infrarouge solaire.
Comme par ailleurs un bâtiment est en contact avec le sol qui est à 15°C environ, la peinture permet de mieux isoler le bâtiment du soleil, qui se retrouve alors autour de 20°C s'il y a peu de fuites.
S'il fait 25°C dehors, ça fait 5°C de moins.
Mais si on fait l'expérience avec un cube de béton suspendu en l'air, ou posé à 3 m du sol sur 3 pointes, l'intérieur du cube devrait se retrouver à température ambiante. Mais en jouant sur la résistance thermique et l'ouverture des fenêtres la nuit, on peut conserver du frais à l'intérieur.

[Jeuf]

En fait cette peinture réfléchit une partie des infrarouge solaire, en plus du visible. Alors que beaucoup de matériaux blancs sont "noirs" dans la bande d'infrarouge solaire.

Sur ce point : il y a les infrarouge bas, comme ceux émis par la Terre, et ceux "haut", avec une longueur d'onde proche du visible (comme ils sont dans la continuité du spectre, juste après). Et il est vrai que les IF hauts représentent près de la moitié de l'énergie solaire.
Mais il me semble que "visible" et "non visible" est une limite purement humaine, je ne vois pas pourquoi un matériau, "aveugle", qui réfléchi bien le visible se comporterait très différement avec les IF proche du visible.

[GillesH38]

En fait cette peinture réfléchit une partie des infrarouge solaire, en plus du visible. Alors que beaucoup de matériaux blancs sont "noirs" dans la bande d'infrarouge solaire.

Sur ce point : il y a les infrarouge bas, comme ceux émis par la Terre, et ceux "haut", avec une longueur d'onde proche du visible (comme ils sont dans la continuité du spectre, juste après). Et il est vrai que les IF hauts représentent près de la moitié de l'énergie solaire.

le terme consacré est plutôt "proches" (du visible, de l'ordre du micromètre) et "lointains" (de l'ordre de 10µm )

Mais il me semble que "visible" et "non visible" est une limite purement humaine, je ne vois pas pourquoi un matériau, "aveugle", qui réfléchi bien le visible se comporterait très différement avec les IF proche du visible.

pas vraiment relié à la vision humaine, mais au fait que la bande d'émission se retrouve surtout dans les fenêtres où l'atmosphère est transparente, ce qui fait qu'il "voit" un ciel "tres froid" (en altitude)

de la meme façon que tu peux avoir froid dans un pièce ou l'air est chaud mais les murs et les fenêtres sont froides, tu as plus de déperdition de chaleur par rayonnement.

[Jeudi]

le terme consacré est plutôt "proches" (du visible, de l'ordre du micromètre) et "lointains" (de l'ordre de 10µm )

Selon quelle nomenclature?

[GillesH38]

le terme consacré est plutôt "proches" (du visible, de l'ordre du micromètre) et "lointains" (de l'ordre de 10µm )

Selon quelle nomenclature?

celle qui fait "consensus"

https://fr.wikipedia.org/wiki/Infrarouge

Cette gamme de longueurs d'onde dans le vide de 700 nm à 0,1 ou 1 mm se divise en infrarouge proche, au sens de proche du spectre visible, de 700 à 2 000 nm environ, infrarouge moyen, qui s'étend jusqu'à 20 µm, et infrarouge lointain. Les limites de ces domaines peuvent varier quelque peu d'un auteur à l'autre.

quoi que là ils mettent plutot la limite à 20 microns, mais je n'ai jamais entendu infrarouges "haut" et "bas", et en anglais on emploie aussi "near" "mid" " far" infrared