Pour qu'un œil puisse détecter une source de lumière ponctuelle de longueur d'onde 500 nm, au moins 25 photons par seconde doivent passer par la pupille.

À l'aide des données et du doc. ci‑contre, donner la distance maximale (en a.l.), à laquelle se trouve une étoile de même type que le Soleil, visible à l'oeil nu. On supposera que toute la lumière émise par l'étoile a une longueur d'onde de 500 nm.

Données

Constante de Planck : h=6,63 \times 10^{-34} J·s
Célérité de la lumière dans le vide : c=3,00 \times 10^{8} m·s^-1
Conversion d'unités : 1 a.l. =9,46 \times 10^{15} m
Puissance rayonnée par le Soleil : P_{\text{sol}}=3,9 \times 10^{26} W
Expression de la surface d'une sphère de rayon \boldsymbol{r} : S=4 \pi · r^{2}

Doc.
Pupille d'un œil
La pupille est le rond noir au centre de l'iris. Il s'agit d'un trou, dont le diamètre varie entre 2 mm et 8 mm en fonction de la luminosité. Son mécanisme est comparable à celui d'un diaphragme : la pupille se dilate en cas d'obscurité et se contracte si la lumière est forte.

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33
Maisons autonomes

✔ VAL : Faire preuve d'esprit critique
✔ RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie

1. Déterminer approximativement l'irradiation solaire moyenne R_{\text{moy}} reçue annuellement à Perpignan et au Havre.

2. Calculer l'énergie lumineuse reçue en une année par un panneau solaire de dimensions 1~224 mm \times 893 mm installé à Perpignan. Même question pour ce panneau installé au Havre.

3. On considère que le rendement d'un panneau utilisé est de 10 % quelque soit l'intensité du rayonnement solaire reçu par le panneau.
Déterminer le nombre de panneaux permettant de produire l'énergie électrique nécessaire à un ménage se chauffant entièrement à l'électrique, à Perpignan et au Havre.

4. Même question pour un ménage qui n'utiliserait aucun chauffage électrique et optimiserait ses équipements électriques (classe A+++).

5. À l'aide des réponses précédentes et de recherches supplémentaires, indiquer les avantages et les inconvénients des panneaux photovoltaïques.

Doc. 1
Irradiation solaire en France

PC - chapitre 20 - Effet photoélectrique et enjeux énergétiques - exercice 33 - Irradiation solaire en France

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Doc. 2
Consommation moyenne par an
En 2015, un ménage consommait en moyenne 2~600 kW·h d'énergie électrique par an. Cette consommation pouvait être divisée par deux si tous les équipements étaient de classe A+++.
À cela, il fallait ajouter une consommation de 11~000 kW·h pour une maison possédant chauffage et chauffe‑eau électrique.

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Effet photoélectrique et enjeux énergétiques

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