Световая энергия максимальная эффективност

Фотоэлектрические батареи. Фотоэлектрические батареи сегодня являются достаточно хорошо разработанными изделиями. В таких батареях (рис. 17.1.5) энергия продуктов радиоактивного распада сначала преобразуется в световое излучение. Известно много веществ, которые интенсивно светятся при облучении продуктами радиоактивного распада. Затем световое излучение с помощью фотоэлементов преобразуется в электричество. Для получения максимальной эффективности преобразования спектральный состав свечения должен соответствовать области наибольшей эффективности работы фотопреобразователей, что часто трудно выполнить. Обычные фотоэлектрические батареи имеют [c.265]

Около 100 лет тому назад действие спектрального состава света на фотосинтез стало предметом оживленной дискуссии. Темой ее было положение максимума эффективности фотосинтетической деятельности в солнечном спектре. В 1884 г. Дрэпер [2] нашел, что если призменный спектр солнца отбросить на растение, то наибольшее количество кислорода выделяется в желто-зеленой области. Этот результат был подтвержден такими авторитетами в физиологии растений, как Сакс[3] и Пфеффер [5]. Сакс указал, что желтый цвет обладает также максимальной яркостью , т. е. наиболее сильно действует на ретину человеческого глаза. Сам он видел в этом только случайное совпадение, однако другие, менее осторожные, авторы предположили, что подобное соответствие не может быть случайным, и пытались найти ему объяснение. Убеждение в том, что фотосинтез протекает наиболее активно в зеленом свете, который только очень слабо поглощается хлорофиллом, привело к выдвижению ряда странных гипотез. Предполагали, например, что световая энергия вообще не нужна для фотосинтеза (Пфеффер [5]) или что роль хлорофилла в растениях заключается только в защите от повреждения светом системы, восстанавливающей двуокись углерода (Принсгейм [11, 12, 13, 14]). [c.580]

Однако при достаточно большом числе актов радиоактивного распада все эти ошибки приобретают статистически постоянный характер при этом строго сохраняется пропорциональность числа световых импульсов числу р-частиц. Снижается лишь эффективность счета числа р-распадов. Далее будут рассмотрены способы оценки этой эффективности. Она определяется многими факторами, в том числе качеством сцинтиллятора и чувствительностью счетчика радиоактивности. Современные сцинтилляторы, приборы и методы счета радиоактивности позволяют регистрировать р-излучение радиоактивного углерода с эффективностью около 95% в то же время, для трития максимальная эффективность не превышает 60%. Отсюда видно, что эффективность счета радиоактивности зависит и от природы изотопа—в частности, от, средней энергии испускаемых им р-частиц. [c.171]

Свет есть энергия излучений, способных вызывать зрительное ощущение у человека-наблюдателя Функция относительной дневной световой эффективности представляет собой отношение потока излучения длины волны Хт к потоку излучения другой длины волны X, когда эти два потока создают одинаковые зрительные ощущения при определенных фотометрических условиях дневного освещения Х выбирается так, чтобы максимальное значение отношения указанных потоков было равно 1. Если не оговорено обратное, для определения функции относительной дневной световой эффективности используют величины, характеризующие дневное зрение стандартного фотометрического наблюдателя, свойства которого определены МКО [c.512]

Световая эффективность энергии излучения есть отношение светового потока к соответствующему потоку излучения. Символ К обозначает световую эффективность любого потока излучения, которое может состоять пз монохроматических излучений любых длин волн. Символ К [ к) обозначав г световую эффективность для монохроматического потока излучения с длиной волны X. Символом Кщ принято обозначать максимальную световую эффективность монохроматического потока излучения, которая достигается прп длине волны Х-= = Хт, соответствующей максимальному значению функции V(k) i. Km равна 080 лм/Вт [c.513]

Некогерентный оптический нагрев, схема которого приведена на рис. 100 [109], состоит из источника световой энергии (обычно это элек-тродуговой разряд), фокусирующего зеркала и образца. Кроме электроду-гового разряда используются также ксеноновые лампы мощностью 6 кВт. При диаметре зеркала порядка 0,6 м с углом охвата 180 ° максимальная плотность излучения в фокусе составляет 900 + 1000 Вт/см . При этом эффективный поперечный диаметр изображения источника нагрева в фокусе равен 8 мм. В варианте, изображенном на рис. 100, КПД системы составляет порядка 50%. При световом нагреве, однако, на образце возникают высокие градиенты температуры, для снижения которых зона плавления дополнительно нагревается. Мощность, расходуемая на нагрев единицы поверхности расплава, линейно уменьшается с увеличением диаметра исходного вещества D (при сохранении постоянной ширины зоны расплава). Эту зависимость можно представить следующим образом [c.136]

Влияние специфического тушения акцептора на выход люминесценции при возбуждении электронами видно из рис. 2. Это тушение существенно ограничивает световую отдачу сцинтилляторов, так как максимальный выход соответствует концентрации акцептора, при которой эффективность переноса энергии возбуждения к нему меньше единицы. [c.124]

Однако подобрав значения N, и (как показано на рис. 45, а), оптимальные для какой-либо заданной освещенности, нельзя считать задачу оптимизации окончательно решенной. Действительно, освещенность меняется в зависимости от времени суток, сезона (эго-периодические изменения) и состояния облачности (случайные изменения). На рис. 45,6 показаны три вольт-амперные кривые солнечной батареи для трех различных мощностей падающего светового потока. Геометрическое место точек максимальной мощности на этих кривых обычно представляет собой почти вертикальную прямую (пунктир на рис. 45, б). Следует учитывать также и влияние на характеристики солнечной батареи температуры, которая также меняется и в течение дня, и в зависимости от сезона-это влияние выражалось бы почти горизонтальной линией (не показанной на рис. 45,6). В результате этих воздействий значения напряжения и тока /max, отвечающие максимальной мощности, меняются в пределах некоторой области (на рис. 45,6 она заштрихована). Для каждой освещенности и температуры существует своя пара оптимальных N wN . Если же эти значения жестко задать заранее, то время от времени возникает разбаланс (рабочая точка установки не совпадает с точкой максимальной мощности солнечной батареи), что в той или иной мере снижает эффективность преобразования солнечной энергии. [c.82]

Большое отношение площади поверхности к обьему для максимального улавливания световой энергии и эффективного газообмена. Листовая пластинка часто расположена под прямым углом к падающему свету, в частности у двудольных. [c.340]

Основное требование, предъявляемое к люминофорам этого класса — высокая эффективность преобразования ультр иолетовой энергии ртутного разряда в видимую световую энергию. Этому требованию отвечают люминофоры с внутрицентровым механизмом люминесценции. Квантовый выход У лучших люминофоров такого типа близок к 100%, что позволяет, например на основе галофосфатных люминофоров, выпускать люминесцентные лампы со светоотдачей 80 лм/Вт (у ламп накаливания максимальная светоотдача составляет 25 лм/Вт). [c.75]

Преобразователи такого типа в основном представлены фотобатареями, в которых световая энергия используется для разделения зарядов и создания разности потенциалов. В зависимости от используемых материалов их принято подразделять на сухие и жидкостные. Типичным представителем батарей первого типа являются полупроводниковые фотобатареи типа широко используемых кремниевых. Такие батареи достаточно эффективны, однако применяемые в них монокристаллы кремния дороги, а изготовление самих батарей требует энергоемкой технологии. Ведутся исследования по использованию аморфного углерода, однако принципиально требуется создание полимерного материала типа полистирола в виде достаточно прочной пленки, в которой могли бы осуществляться ря-переходы. Практическое решение этой задачи очень сложно. Например, фотоэлектродвижущая сила возникает в поли-К-винилкарбазол-2,4,7-тринитрофлуорене , но к. п. д. такой системы очень мал. Максимальный выход при напряженности поля 10 -10 В см составляет 1-2%. Однако для получения таких полей приходится значительно уменьшать толщину пленки, что в свою очередь приводит к снижению поглощения света. При толщине пленки 1 мкм э ектив-ность генерации носителей не превышает 10 и общий к. п. д. равен лишь 0,01 %, вследствие чего такие полимеры не могут служить сколь-либо э( ективными заменителями существующих неорганических полупроводниковых материалов. [c.144]

В 1923 г. цитолог О. Варбург впервые попытался измерить квантовый выход с )Отосинтеза — число квантов, необходимых для восстановления одной молекулы углекислоты. Это потребовало точного измерения поглощенной световой энергии и объема образующегося кислорода. Для того чтобы получить максимальный возможный выход, следовало работать с очень слабым светом, что позволяло избежать явлений насыщения. Измерения поэтому были очень тонкими. Результаты оказались удивительными Варбург обнаружил поглощение четырех квантов света на каждую молекулу кислорода Это соответствовало минимальному теоретически допустимому значению и означало, что растения являются исключительно эффективными преобразователями энергии. Результаты Варбурга, однако, вскоре подверглись сомнению. Другим исследователям также не удалось подтвердить его наблюдений. Найденная ими величина составляла около 10 квантов на одну молекулу кислорода. Иногда это значение равнялось 8, но ни в одном из случаев оно не было меньшим. Вопрос до сих пор все еще не решен. Преобладающая часть данных свидетельствует в пользу более высоких цифр 8 или более квантов на молекулу кислорода. Но даже это значение — эффективность, равная 35%, — также представляется весьма внушительным, если учесть, что мы не знаем реакции, вызываемой светом вне растительной клетки, при которой в химическую энергию превращалось бы более 10% энергии поглощенного света. Если бы были найдены промышленные способы улавливания и превращения даже 10% световой энергии, то это открытие вызвало бы, конечно, большую революцию в нашей энергетике, чем использование атомной энергии. [c.46]

Энергия восьми молей квантов фотонов красного света при 680 нм равна 8-42 = 336 ккал, При сжатии в калориметре одной грамм-молекулы СЯгО выделяется 672/6=112 ккал. Следовательно, превращение энергии света в тепловую энергию осуществляется с эффективностью 112/336, или 337о- Это максималь-гю возможная эффективность фотосинтеза иа молекулярном уровне. Наибольшее количество энергии теряется при прев раще-нии световой энергии в ассимиляционную силу (АТР-ЬНАОРНг). Можно считать, что при возбуждении хлорофилла энергия света не теряется или почти не теряется (разд. 4.16), и, как было показано выше (разд. 2.12), полагать, что на генерацию ассимиляционной силы расходуется 125 ккал. Реальная эффективность фотосинтеза иа молекуля рном уровне значительно ниже, чем приведенная максимальная величина. Квантовый расход может быть равен восьми, однако скорее всего он равеи все-таки 10. Кроме того, квантовый расход примерно одинаков для разных участков спектра, что связано с малым временем жизни хлорофилла в возбужденном состоянии при освещении его синим светом (разд. 4.16). Соответственно фотосинтез при синем свете с большой энергией квантов значительно менее эффективен. Даже если принять среднее значение энергии фотона в видимой области спектра равным 3,5-10 2 эрг-фотон ( = 50 ккал) (ср., разд. 3.5) и квантовый расход равным 10, то эффективность уменьшается от 33 до 22%. Если считать, что на долю ФАР приходится 50% всего солнечного света (видимый свет- -Уф- -ИК ИТ. д.), то эта величина составит лишь 11%. [c.44]

Однако известно, что кривые светового насыщения фотосинтеза выпуклы (см. гл. XXVIII, первый раздел) кривизна их иногда становится заметной даже при низкой интенсивности света. Это значит, что чем меньше интенсивность света, тем выше эффективность превращения энергии и квантовый выход. Варбург и Негелейн [2] описали способ определения максимального квантового выхода путем его измерения при очень низкой интенсивности света. Их работа явилась началом нового этапа в количественном исследовании фотосинтеза. [c.517]

Ряд неясностей в процессе фотосинтеза вызвал среди биохимиков много споров относительно вопроса о максимальной термодинамической эффективности, или квантовой эффективности процесса фотосинтеза [8, 17]. Одна из главных проблем — определение числа световых квантов n hv), удовлетворяющих суммарному уравнению фотосинтеза (см. стр. 427). Изменение стандартной свободной энергии для реакции синтеза гексозы ДО = +2870 кДж/моль ( + 686 ккал/моль). На восстановление одной молекулы СО2 до СН2О необходимо +2870/6= = +47,8 кДж/моль ( + 114 ккал/моль). [c.428]

Существуют и другие источники фоновых импульсов, хотя они и менее значимы. На них чаще наталкиваются те, кто непосредственно работает со счетчиками. Так, одним из таких источников является радиоизотоп из стекла. Поэтому, если образец представляет собой раствор, контейнер для него должен быть изготовлен из стекла с низким содержанием калия. Это существенно, поскольку в обычном стекле присутствует большое количество радиоизотопа К- Однако даже в стекле с низким содержанием калия имеется некоторое количество К, который может дать фон приблизительно на уровне 15 имп/мин, т. е. величину, аналогичную термоионному шуму. Для некоторых операций, требующих очень низкого значения фона, с целью исключения фона за счет используют сосуды из полиэтилена, однако они устойчивы не во всех растворителях, используемых при сцинтилляционном счете, и поэтому их можно применять не во всех случаях. Другим источником фона является генерация светового излучения за счет эффекта Черенкова с длинами в области эффективной работы фотоумножителей. Излучение Черенкова возникает в результате взаимодействия сцинтилляционного растворителя (без участия флуоресцента) и собственно сосуда с космическими лучами. В результате этого процесса регистрируются импульсы в диапазоне низко- и среднеэнергетических р-частиц, что добавляет к фону еще до 10 имп/мин. Имеются и другие источники внешней радиоактивности. Если сосуд с образцом содержит растворитель и флуоресцент, то внешняя радиоактивность вносит дополнительный шум на уровне около 40 имп/мин. Наложение этих эффектов, включая термоионный шум, дает фон приблизительно в пределах от 80 до 90 имп/мин. Однако из-за того, что излучаемые р-частицы имеют определенную максимальную энергию, можно отсеять импульсы с энергией, превышающей это значение. Это осуществляют методом анализа амплитуды им- [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология