Солнце тепловое или люминесцентные

Солнечная энергия. Цифры и факты

Основные характеристики солнечного света

Освещенность (усредненная мощность солнечного излучения, измеренная в верхней атмосфере Земли перпендикулярно солнечным лучам): 1366 Вт на квадратный метр (или 1361, в соответствии с НАСА).

«Стандартное солнце» (пиковая мощность излучения, которая достигает поверхности Земли на уровне моря в районе экватора в безоблачный полдень): 1000 Вт/м 2 , или 1 кВт/м 2 .

Это значение обычно используется в характеристиках фотоэлектрических систем. Здесь и далее все цифры приведены для поверхностей, оптимально расположенных относительно солнца (перпендикулярно лучам) в соответствии с широтой. Для горизонтальных поверхностей вы получите меньше солнечного света: чем дальше от экватора, тем ниже плотность солнечной энергии.

Инсоляция (среднее количество часов «стандартного солнца» на протяжении суток): от 4–5 солнечных часов на северо-востоке США до 5–7 часов на юго-западе. Инсоляция часто указывается в кВт·ч, численно вытекая из значения «стандартного солнца» в 1 кВт.

Общее количество излучаемой энергии солнечного света в день на м 2 на уровне моря: (энергия за день) = 1 кВт·ч × (инсоляция в часах). Учитывая среднюю инсоляцию в США, равную 5 солнечным часам, это значение обычно равно 5 кВт·ч/м 2 .

Солнечная мощность, усредненная за весь день: Watts_averag = (энергия за день)/24. Для инсоляции в 5 кВт·ч мощность, усредненная за весь день – 5000 Вт/24 = 208 Вт/м 2 . Обратите внимание, что только небольшая часть этой энергии может быть преобразована в электричество из-за не очень высокой эффективности фотоэлектрических систем.

Типовые характеристики фотоэлектрических систем

Средний КПД распространенных коммерческих солнечных панелей: на кристаллическом кремнии (CSI) – 12–17%; тонкопленочных (из аморфного кремния и других материалов) – 8–12%.

Мощность, генерируемая панелью в один квадратный метр: PVwatts = (солнечная мощность) × (средний КПД), где КПД преобразуется в десятичное число.

Пиковая мощность в безоблачный полдень: PVwatts-peak = 1000 Вт × КПД. Как правило, пиковая мощность равна 120170 Вт/м 2 для CSi и 80–120 Вт/м 2 для тонких пленок (TF).

Суммарное усредненное количество энергии, производимой панелью в один м 2 за день: PVday = PVwatts-peak × (Инсоляция в часах). Для инсоляции в 5 часов это значение будет 0.6–0.85 кВт/м 2 для CSi и 0.4–0.6 кВт/м 2 для TF.

Выработанная энергия панели, усредненная за весь день: PVwatts-average = PVday/24. Это примерно 25–35 Вт/м 2 для CSi и 17–25 Вт/м 2 для TF.

Общая энергия, генерируемая фотоэлектрическим модулем на м 2 в год: PVyear = (полная энергия в день) × 365, которая будет равна примерно 219–310 кВт·ч для CSi и 146–219 кВт·ч для TF. Обратите внимание, что инверторы имеют эффективность 95–97%, поэтому фактической электроэнергии будет на 5% меньше.

Ожидаемая стоимость электроэнергии с одного м 2 , сэкономленной за год: Saving = PVyear × 0.95 × (стоимость кВт·ч), где 0.95 – КПД преобразователя и потери в проводах.

В среднем в США стоимость одного кВт·ч электроэнергии равна $0.12, это дает в год $24–35 для CSi и $17–24 для тонких пленок. Таким образом, в лучшем случае, можно будет сэкономить $35 в год на 1 м 2 панели. Эта цифра относится к высокоэффективной системе с номинальной мощностью 170 Вт/м 2 . Учитывая тот факт, что в настоящее время стоимость типичной фотоэлектрической системы составляет $8000 на 1000 Вт, такие установки будут стоить 170/1000 × $8,000 = $1,360 за м 2 . Это означает, что в нашем примере, гипотетический срок окупаемости будет 1360/35 = 39 лет. Никакое оборудование не сможет так долго функционировать. Скидки и кредиты могут сократить это время более чем на половину, однако, все равно, для среднестатистического домашнего хозяйства установка солнечной панели, скорее всего, не окупится. Конечно, это всего лишь пример. В районах с другой инсоляцией и другими затратами на установку срок окупаемости может быть выше или ниже.

Краткая информация о Солнце

Диаметр: 1,392,000 км;
Масса: 1,989,100 × 10 24 кг;
Температура на поверхности:

5,700 °С;

Среднее расстояние от Земли до Солнца: 150 млн. км;

Состав по массе: 74% водород, 25% гелий, 1% другие элементы;

Яркость (общее количество энергии, излучаемой во всех направлениях): 3.85 × 10 26 Вт (

385 млрд. МВт);

Плотность мощности излучения на поверхности Солнца: 63,300 кВт на квадратный метр.

Перевод: Андрей Гаврилюк по заказу РадиоЛоцман

Источник

Помогите с физикой пожалуйста

1. Возбужденные атомы сильно разряженных газов и ненасыщенных паров, не взаимодействующие друг с другом, излучают спектры:
А. полосатые;Б. сплошные;В. линейчатые.

2. Твердые тела, состоящие из возбужденных постоянно взаимодействующих молекул и ионов. излучают спектры:
А. полосатые;Б. сплошные;В. линейчатые.

3. Тела, состоящие из невзаимодействующих между собой возбужденных молекул, излучают спектры:
А. полосатые;Б. сплошные;В. линейчатые.

4. К какому виду излучения (тепловому или люминесцентному) относятся свечения:
1. раскаленной отливки металла;
2. лампы дневного света;
3. звезд;
4. некоторых глубоководных рыб.
А. 1, 3 – тепловое, 2, 4 – люминесцентные;Б. 1, 2, 3, 4 – только тепловые;
В. 1, 2, 3, 4 и тепловые и люминесцентные;Г. 1, 4 – тепловые, 2, 3 – люминесцентные.

5. Какое свойство инфракрасных лучей используют при сушке древесины, сена, овощей?
А. химическое;Б. тепловое;
В. люминесцентное;Г. большая проникающая способность.

6. Почему в парниках ставят обыкновенное стекло, а колбы ртутных медицинских ламп делают из кварцевого стекла?
А. колба медицинских ламп не должна пропускать ультрафиолетовые лучи;
Б. колба медицинских ламп должна пропускать ультрафиолетовые лучи;
В. из экономических соображений колбы медицинских ламп делают из кварцевого стекла;
Г. стекло в парниках пропускает ультрафиолетовые лучи, а кварц – нет.

7. Почему высоко в горах загорают особенно быстро?
А. меньше поглощается ультрафиолетовый луч атмосферой;
Б. больше поглощается ультрафиолетовый луч атмосферой;
В. меньше поглощается инфракрасный луч атмосферой;
Г. больше поглощается инфракрасный луч атмосферой.

8. Линейчатый спектр дают…
А. вещества, находящиеся в жидком состоянии;
Б. вещества, находящиеся в твердом состоянии;
В. все вещества, находящиеся в газообразном атомном состоянии;
Г. все вещества, находящиеся в газообразном молекулярном состоянии.

Источник

Поговорим об энергии. Тепловое излучение Солнца.

Источником энергии на земле является солнце. Его раскаленный шар посылает вовсе стороны свет и тепло, в том числе и на нашу землю. Если бы не было солнечных лучей, то наступил бы полный мрак, темнота и температура земли быстро бы упала до -273 градусов по Цельсию. Это такой мороз, при котором даже воздух превратился бы в жидкое и твердое состояние. никакой жизни на Земле при таких условиях не могло бы быть.

Смена дня и ночи, тепловые пояса на различных широтах земли, смена времен года — все это целиком связано с Солнцем, сего энергией и с вращением Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца. На наш земной шар приходится всего одна двухмиллиардная часть всей энергии, излучаемой Солнцем. И этого тепла достаточно, чтобы поддержать жизнь на нашей планете.

На 1 квадратный километр поверхности земли каждую секунду поступает столько теплоты, что ее мощность равняется 1 000 000 киловатт, то есть используя ее можно было привести в движение моторы суммарной мощностью 1 360 000 л.с.

В начале 20 века начались изыскания практических способов использования тепловой энергии солнца. В 1910 году московский астроном В.К. Цесарский применил вогнутое зеркало диаметром в 1 метр для сбора тепловой солнечной энергии. В фокусе такого зеркала плавились даже самые тугоплавкие металлы.

В середине 20 века интересных результатов добился инженер К.Г. Трофимов. Он сконструировал кипятильник, состоящий из металлического трубчатого котла, в виде ящика. Слой воды в нем всего лишь 2,5 мм, что способствует быстрому нагреванию. В котле устроена изоляция дна и стенок. Над котлом находится прозрачная теплоизоляция из двойного стекла с прослойкой воздуха.

Установка Трофимова могла работать в пасмурную погоду и с успехом применялась на юге СССР, снабжая горячей водой бани, прачечные, частные квартиры.

Источник

Недостаток светодиодных и энергосберегающих (люминесцентных) ламп по сравнению с солнечным светом

На рисунке приведена общая схема сравнения проекций светового пятна галогенной лампы (по спектру близка к солнечному спектру) и светодиодной лампы. При светодиодном свете площадь засветки больше, чем от галогенной лампы.

Рис. Сравнение площади световой засветки сетчатки галогенной и светодиодной лампой.

По разнице выделенных площадей засветки рассчитывается дополнительная доза синего света от эффекта неадекватности управления зрачком в условиях светодиодного освещения с учетом неравномерности распределения пигментов, поглощающих синий свет 460 нм, по объему и площади. Данная качественная оценка избыточной доли синего света в спектре белых светодиодов может стать методической основой для количественных оценок в будущем. Хотя из этого ясно техническое решение о необходимости заполнения провала в области 480 нм до уровня ликвидации эффекта «меланопсинового креста». Такое решение было оформлено в виде авторского свидетельства на изобретение (Светодиодный источник белого света с комбинируемым удаленным фотолюминесцентным конвектором. Патент № 2502917 от 30.12.2011.). Это обеспечивает приоритет России в области создания светодиодных источников белого света с биологически адекватным спектром. К большому сожалению, эксперты Минпромторга РФ данное направление не приветствуют, что является основанием не финансировать работы в данном направлении, которое касается не только общего освещения (школ, роддомов и т.п.), но и подсветку мониторов и автомобильных фар.

При светодиодном освещении происходит неадекватное управление диаметром зрачка глаза, что создает условия для получения избыточной дозы синего света, которая негативно воздействует на клетки сетчатки (ганглиозные клетки) и ее сосуды. Негативное воздействие избыточной дозы синего света на эти структуры потверждено работами ФГБУН Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и ФАНО.

Вышевыявленные эффекты по неадекватному управлению диаметром зрачка глаза рапространяются на люминесцентные и энергосберегающие лампы (рис. 6). При этом имеет место быть повышенная доля УФ-света при 435 нм («Оптическая безопасность светодиодного освещения» CELMA‐ELC LED WG(SM)011_ELC CELMA position paper optical safety LED lighting_Final_July2011)).

Рис.6. Спектры люминесцентных ламп с различными значениями коррелированной цветовой температуры.

В ходе экспериментов и измерений, проведенных в школах США, а также в российских школах (НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков НЦЗД РАМН) было установлено, что с уменьшением коррелированной цветовой температуры искусственных источников света увеличивается диаметр зрачка глаза, что создает предпосылки для негативного воздействия синего света на клетки и сосуды сетчатки. С увеличением коррелированной цветовой температуры искусственных источников света уменьшается диаметр зрачка глаза, но не достигает значений диаметра зрачка при солнечном свете. Избыточная доза УФ-синего света приводит к ускорению деградационных процессов, которые увеличивают риски раннего ухудшения зрения по сравнению с солнечным светом при прочих равных условиях.

Повышенная доза синего в спектре светодиодного освещения влияет на здоровье человека и функционирование зрительного анализатора, что увеличивает риски инвалидизации по зрению и здоровью в трудоспособном возрасте.

В Санитарные Правила записывают нормы из светотехнических нормативных документов, путем перевода европейских стандартов. Эти стандарты формируются специалистами, не всегда являющимися независимыми и проводящими свою национальную техническую политику (национального бизнеса), которая часто не совпадает с национальной технической политикой России.
При светодиодном освещении происходит неадекватное управление диаметром зрачка глаза, что ставит под сомнение корректность фотобиологических оценок по ГОСТ Р МЭК 62471-2013.
Государство не финансирует опережающие исследования по влиянию технологий на здоровье человека, из-за чего врачи-гигиенисты вынуждены адаптировать нормы и требования под технологии, которые продвигается бизнесом по технологиям трансфера.
Технические решения по разработке светодиодов светильников и экранов ПК должны учитывать обеспечение безопасности глаз и здоровья человека, принять меры по исключению эффекта «меланопсинового креста», который имеет место для всех ныне существующих энергосберегающих источников света и подсветки устройств отображения информации.
При светодиодном освещении с белыми светодиодами (синий кристалл и желтый люминофор), которые имеют провал в спектре на 480 нм, идет неадекватное управление диаметром зрачка глаза.
Для родильных домов, детских учреждений и школ должны разрабатываться светильники с биологически адекватным спектром света, учетом особенностей детского зрения и проходить обязательную гигиеническую сертификацию.

Источник

Виды источников света

Разобраться в особенностях источников света несложно, так как по сути есть всего два варианта. Причем один из них хорошо знаком всем, а второй не сложно классифицировать по видам и разобрать основные характеристики.

Что такое источник света

Источник света – это объект, излучающий электромагнитную энергию в той области спектра, которая воспринимается человеческим зрением. Согласно законам физики, если отдельные объекты нагреваются до определенной температуры, то начинают светиться.

По сути, источником света можно назвать любой светящийся объект – будь то солнце, жуки-светлячки или разнообразное осветительное оборудование, производимое современными заводами.

Виды и классификации источников света

Все варианты можно разделить на два основных типа – естественные и искусственные источники. Исходить из этого при рассмотрении вопроса проще всего, так как информацию легко систематизировать.

Естественные источники света

К этой группе можно отнести все явления природы и объекты, которые могут испускать свет, видимый человеком. Причем, излучение может быть как первичным, так и вторичным свойством объекта или явления. Все варианты в этом разделе возникли без вмешательства людей и деятельности других существ. Основные естественные источники:

Солнце. Хорошо знакомый всем объект, который не только излучает свет благодаря раскаленной структуре, но и является источником жизни на Земле.
Звезды, Луна и другие объекты из космоса. Огромное количество светящихся точек появляется на небе каждый день после захода солнца. И при этом природа свечения бывает разной. Если у Луны это отраженный свет, то другие объекты могут светиться самостоятельно. Также свечение может исходить от межгалактического газа, его также видно на некоторых участках неба.
Полярное сияние – еще один естественный источник.
Атмосферные электрические разряды также относятся сюда, хоть и вспыхивают на короткий промежуток времени.
Минералы и органические продукты могут светиться при окислении, то есть при горении.
Биолюминесценция живых организмов, яркий пример – известные всем светлячки.

Все эти варианты встречаются в естественной среде и никак не зависят от человека. Он не может регулировать их яркость и влиять на нее.

Искусственные источники света

В этом случае источником выступает любой элемент, который дает излучение в результате преобразования энергии. Практически все варианты искусственного происхождения работают от электричества. То есть, первичной энергией, которая используется для получения света, является ток.

Если исходить из физических категорий, то можно разделить все искусственные варианты на три основные разновидности. У каждой из них есть свои особенности:

Тепловые источники — самые распространенные на сегодня. Принцип работы в том, что определенный объект (чаще всего вольфрамовая нить накала), нагревается до температуры, когда начинает излучать не только тепло, но и видимый свет. Этот вариант широко использовался первым, но сейчас его вытесняют более прогрессивные и безопасные, ведь нагревание до высоких температур – не лучшее решение во многих ситуациях.
Люминесцентные варианты работают за счет явления люминесценции. В этом случае энергия преобразуется в оптическое излучение. Широко используются в разных отраслях, главное достоинство в том, что они не нагреваются в процессе. Еще один плюс – низкий расход электричества. Но из-за содержания ртути их следует правильно утилизировать, а при поломке проветривать помещение.

Рекомендуем к просмотру: Видеоуроки по физике

Все выпускаемые на данный момент лампы можно разделить на несколько категорий в зависимости от принципа работы и конструктивных особенностей. Виды источников света:

Кстати! Светодиодные лампы самые безопасные, они не нагреваются при работе, в изделиях нет стекла и паров вредных веществ.

Основные характеристики источников света

Показатели и термины используют в основном для искусственных источников света. Здесь перечислены основные характеристики, которые используются чаще всего:

Световой поток – количество света, попадающее на конкретную площадь за определенное время, он пропорционален потоку излучения, который видит человеческий глаз. Измеряется в Люменах.
Стабильность светового потока показывает, насколько меняется качество освещения лампы с течением времени.
Полный срок службы показывает, сколько должна работать лампа. Но важнее второй показатель – полезный срок службы, который отражает время работы, когда лампа выдает качественный свет.
Гарантийный срок службы показывает минимальное время работы лампы при сохранении хорошего качества света.
Номинальное напряжение показывает, при каком напряжении лампа обеспечивает заявленные характеристики. В моделях с пускорегулирующими блоками и трансформаторами этот показатель не нужен.
Вид тока, используемый для работы. Он может быть постоянным (обычно низковольтный), но чаще всего лампы работают на переменном токе.
Номинальная мощность показывает потребление электричества оборудованием при подаче номинального напряжения.

В современных светодиодных лампах используются такие показатели как тип света (теплый или холодный).

Выбирать источник света надо с учетом требований к освещению и вида светильника . Лучше отдавать предпочтение современным лампам на светодиодах, которые потребляют как минимум в 10 раз меньше электроэнергии и обеспечивают свет лучше, чем у аналогов. Исходите не только из цены, но и из срока работы, расходов за электричество и безопасности для человека.

Источник