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/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / physics / 11608 < prev    next >
Encoding:
Internet Message Format  |  1992-07-25  |  2.0 KB
  1. Path: sparky!uunet!ogicse!plains!news.u.washington.edu!milton.u.washington.edu!whit
  2. From: whit@milton.u.washington.edu (John Whitmore)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Solar Concentration limit ?
  5. Message-ID: <1992Jul25.050806.2371@u.washington.edu>
  6. Date: 25 Jul 92 05:08:06 GMT
  7. Article-I.D.: u.1992Jul25.050806.2371
  8. References: <24427@sophia.inria.fr>
  9. Sender: news@u.washington.edu (USENET News System)
  10. Organization: University of Washington, Seattle
  11. Lines: 35
  12.  
  13. > Let us consider a black surface exposed to the solar radiation (say f.i.
  14. >F=1000 W/m2).
  15.  
  16. > Without concentration it reaches an equilibrium temperature calculated by :
  17. >                    4
  18. >             sigma*T  = F   (about 100 deg. Celsius)
  19. >
  20. > In a perfect concentrator, with a given concentration factor f, we have :
  21. >                    4
  22. >             sigma*T  = f * F
  23. >
  24. >For a given (great but non infinite) value of f, we can then obtain very great
  25. >calues of T (we know that temp. > 3000 K are "easilly" obtained) but the
  26. >problem is that in the formula herover it is theoretically possible to obtain
  27. >for T a value of f.i. 7000 K, i.e. a temperature wich is over the sun
  28. >temperature.
  29.  
  30. >We know on another hand that this is strcitly impossible due to the 2nd
  31. >principle of thermodynamics.
  32.  
  33.         If one looks at the object and image of a simple lens system,
  34. the brightness (watts/sq.cm/steradian) is the same.  Concentrating
  35. by making a smaller image area increases the steradian measure of
  36. the incident light cone.  Conversely, concentrating by reducing
  37. the solid angle of incident light results in a larger image area.
  38.  
  39.         This implies that an imaging optical system consisting of simple
  40. lenses doesn't break the second law of thermodynamics with respect
  41. to radiant heat flow.  I suspect that generalizing to non-imaging
  42. optics is possible, but the more puzzling case is nonlinear optical
  43. effects (like holograms).  I think the second law of thermodynamics
  44. is rather easier to apply than a full analysis of possible optical
  45. concentrators!
  46.  
  47.         John Whitmore
  48.