APPROFONDISSEMENT DES NOTIONS SUR L'ÉCLAIRAGE 1 ) QU'EST CE QUE LA LUMIÈRE? A partir de recherches WEB (notamment sur les sites suivants :) http://www.oocbo.com/savoir/lumiere/la_lumiere.htm http://www.commentcamarche.net/contents/1211-la-lumiere Consignes Consignes :: En En autonomie, en en binômes binômes sur sur les les ordinateurs. ordinateurs. 1.1 ) Complétez la phrase ci-dessous avec les mots suivants : électrique, d'énergie, lumineuse => Une source de lumière transforme une forme... qui l'alimente, (..., chimique, thermique) en énergie.... 1.2 ) Complétez la phrase ci-dessous avec les mots suivants : récepteur, transporte, énergie => La lumière... cette... jusqu'au.... 1.3 ) Complétez la phrase ci-dessous avec les mots suivants : d'énergie, transforme, lumineuse, => Un récepteur est un système qui... l'énergie... qu'il reçoit en une autre forme... (électrique, chimique, thermique). 1.4 ) Déterminez les deux composantes de la lumière en complétant cette phrase => La lumière est une forme d'énergie issue de deux composantes : une...ondulatoire. un...photons). 1.5 ) Quelle est la vitesse de la lumière dans le vide? => La lumière émise par le soleil se déplace à une vitesse d'environ..., à une fréquence d'environ 600 000 GHz. 2 ) NOTIONS DE RENDEMENT, DE LONGUEUR D'ONDE VISIBLE ET INVISIBLE La couleur de la lumière est caractérisée par sa fréquence. Par habitude on parle plutôt des longueurs d'onde de la lumière. La longueur d'onde s'exprime par la relation : λ= C F Avec λ : Longueur d'onde en mètre (m) C : Célérité (ou vitesse) de l'onde en mètre par seconde (m/s) F : Fréquence de l'onde en Hertz (Hz) Activites.odt Collèges - Briançon 1/6
L œil humain est capable de voir des rayonnements dont la longueur d'onde est comprise entre 380 et 780 nanomètres. En dessous de 380 nm se trouvent des rayonnements tels que les ultraviolets, tandis que les rayons infrarouges ont une longueur d'onde au-dessus de 780 nm. L'ensemble des longueurs d'ondes visibles par l œil humain est appelé «spectre visible» : RQ : Un nanomètre est égal à un milliardième de mètre : 1nm = 0,000 000 001m Courbe du spectre (ensemble des longueurs d'ondes) lumineux émis par une lampe à incandescence au tungstène (2800K) et halogène (3300K). Courbe 1 2.1 ) Grâce à la courbe 1 ci-dessus, déterminez approximativement la longueur d'onde qui est la plus émise par une lampe halogène (3300K). 2.2 ) Grâce à la courbe 1 ci-dessus, déterminer approximativement la longueur d'onde qui est la plus émise par une lampe à incandescence au tungstène (2800K). 2.3 ) Surlignez (en jaune) sur la courbe 1 ci-dessus la partie du spectre qui est visible par l œil humain (rappel : entre 380 et 780 nanomètres). 2.4 ) En regardant cette courbe, considérez-vous que les lampes à filament (au tungstène ou halogène) émettent plus dans les fréquences visibles ou dans les fréquences invisibles? 2.5 ) D'après vous les lampes à filament (au tungstène ou halogène) sont-elles efficaces? Pourquoi? Activites.odt Collèges - Briançon 2/6
3 ) CALCUL DE L'ÉNERGIE ET DU COÛT PERDU. L'énergie consommée par une lampe est égale à sa puissance multipliée par le temps d'utilisation de cette ampoule : W = P x T Avec : W : énergie en Watt-heure (Wh) P : Puissance en Watt (W) T : Temps en heure (h) => Une ampoule de 100 Watt qui fonctionne pendant une heure consomme : 100 Watt x 1 heure = 100 Wh => Une ampoule de 100 Watt qui fonctionne pendant une demi-heure consomme : 100 Watt x 0,5 heure = 50 Wh 3.1 ) Calculez l'énergie consommée par une ampoule de 100 Watts qui fonctionne pendant 10 heures. 3.2 ) Calculez l'énergie consommée en une année par une ampoule de 100 Watts qui fonctionne pendant 4 heures par jour, 365 jours par an. Le prix de l'énergie électrique est d'environ 10 centimes d' uro par Kilo-Watt-heure (1000 Watt-heure). 3.3 ) Calculez le coût d'éclairage de l'ampoule précédente (100 Watt sur 4 heures pendant toute l'année) 3.4 ) D après le dessin ci-contre calculez le pourcentage de l'énergie électrique non utilisée pour générer de la lumière visible. Sur l'ensemble d'une maison de taille moyenne, l'éclairage peut représenter 1500KWh (1 500 000 Watt heure) par an. 3.5 ) D'après le dessin ci-contre et la donnée cidessus, calculez le nombre de Watt-heure perdus (qui ne servent pas à générer de la lumière visible). 3.6 ) Calculer le coût (en uro) perdu chaque année dans le cas précédent. Activites.odt Collèges - Briançon 3/6
4 ) EVOLUTION DE L'OBJET TECHNIQUE (DURÉE DE VIE, ÉVOLUTION TECHNIQUE ETC...) TECHNIQUE, ETC 4.1 ) D'après la page 2 du document «eclairage_asder_2012.pdf» classez les lampes par durée de vie de la plus durable à la moins durable. 1 ere (la plus durable) :..., Durée :... Heures 2ème :..., Durée :... Heures 3ème :..., Durée :... Heures 4ème :..., Durée :... Heures 5ème :..., Durée :... Heures 6ème :..., Durée :... Heures 7ème :..., Durée :... Heures 8ème (la moins durable) :..., Durée :... Heures 4.2 ) En utilisant le tableur / grapheur de LibreOffice (Calc), réalisez un histogramme de la durée de vie des ampoules. La moins durable à gauche, la plus durable à droite. RQ : Le diaporama «Aide pour réaliser un histogramme.odp» est à votre disposition dans les ressources. Il suffit d'adapter la procédure à votre cas. Coller ici votre histogramme EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE 4.3 ) Toujours d'après le document «eclairage_asder_2012.pdf» (page 1), donnez la définition de l'efficacité lumineuse (ou rendement lumineux). 4.4 ) Calculez l'efficacité lumineuse d'une ampoule qui consomme 100 Watt et qui génère un flux lumineux de 1200 Lumens. Activites.odt Collèges - Briançon 4/6
4.5 ) Calculez l'efficacité lumineuse des trois ampoules que nous allons utiliser pour notre projet. Lampe Halogène Lampe FluoCompact Lampe DEL Consommation équivalente : 40W Consommation équivalente : 40W Consommation équivalente : 40W Consommation réelle :...W Consommation réelle :...W Consommation réelle :...W Puissance lumineuse :...Lm Puissance lumineuse :...Lm Puissance lumineuse :...Lm Efficacité lumineuse :...Lm/W Efficacité lumineuse :...Lm/W Efficacité lumineuse :...Lm/W 5 ) CYCLE DE VIE, RECYCLAGE DES MATÉRIAUX 5.1 ) D'après le site wikipedia sur la fin de vie des lampes fluocompactes, donnez deux métaux lourds contenus dans ce type de lampe. 5.2 ) Peut-on mettre à la poubelle ce type de lampe? 5.3 ) Donnez au moins deux endroits dans lesquels on peut déposer nos lampes usagées en fin de vie. Activites.odt Collèges - Briançon 5/6
6 ) AJOUT DE LA SÉQUENCE 4 À VOTRE CLASSEUR NUMÉRIQUE A la fin de chaque séquence, vous devrez intégrer votre fichier de la séquence finie (le fichier «activites.odt» dans lequel vous avez travaillé) dans votre classeur numérique. Pour cela vous devez : Générer un fichier PDF à partir de votre fichier traitement de texte. Intégrer la séquence 4 (que vous venez de générer) à votre classeur numérique déjà existant. Pour vous aider, vous avez le fichier «Classeur_numerique.pdf» présent dans la séquence 0 (ou au début de votre classeur numérique). Activites.odt Collèges - Briançon 6/6