La réfrigération radiative ou la production gratuite de froid

Résumé du document

La majorité des systèmes de production de froid nécessite un apport d'énergie : électrique, solaire, gaz, etc.
On présente rarement des moyens de production de froid qui ne nécessite pas ce genre d'apport d'énergie.

La réfrigération radiative ne nécessite ni apport d'énergie, ni même consommable (comme par exemple les systèmes à évaporation qui consomment de l'eau). Son principe de fonctionnement est simple et consiste à exploiter une propriété physique de la matière : le rayonnement.

Première approche du phénomène, ce document se veut également un point de départ pour la réalisation de réfrigérateurs utilisables en pratique et que tout le monde peut réaliser avec des matériaux de récupération.

Extraits

[...] Le coefficient de proportionnalité est la constante de Stéfan et vaut environ uSI. La majorité de ce rayonnement s'effectue dans une bande de fréquence bien précise, déterminée par la loi de déplacement de Wien : la longueur d'onde du maximum d'émission (en m ) multipliée par la température absolue - est une constante (qui 2898 m.T vaut approximativement Remarque. Aux températures auxquelles se trouvent les corps terrestres, le rayonnement est majoritairement infrarouge. ( 2.4 ) La thermodynamique permet de prévoir l'évolution de la température d'un corps en fonction de sa variation d'énergie, en considérant ici la masse et la pression constantes, on a dU e C p dT , où S est la surface, e l'épaisseur, la masse volumique et Cp la capacité calorifique à pression constante d'une plaque rectangulaire. [...]

[...] Seule une partie du second réfrigérateur baigne dans de l'air à température proche de la théorie, le reste non. Ainsi, en prenant en compte une fonction spatiale de la température, ainsi qu'une fonction de pondération - car certaines parties du second réfrigérateur sont plus sensibles que d'autres à une différence de température - on arrive à vérifier la pratique, à la condition d'admettre la température dans le 1\ier réfrigérateur, car la théorie n'est pas prévue pour un recouvrement partiel de la plaque rayonnante - mais elle pourrait l'être. [...]

[...] Il s'agit en fait d'une linéarisation entre deux températures, car la pondération choisie arbitrairement - est linéaire, il faudrait en réalité en chercher une plus naturelle. Remarque. La courbe cherchée étant concave, on y gagnerait à l'approximer à un polynôme de degrè en connaissant donc trois températures guides. ( 9.6 ) Différentes plaques rayonnantes. Les résultats précédents ont été obtenus la nuit avec un corps noir intégral - du noir de fumée - mais il est possible d'utiliser d'autres plaques rayonnantes, jouant le rôle de corps noir sélectif ; les rayons solaires dans le domaine visible seraient réfléchis si l'on prend un corps blanc. [...]

[...] Cela veut bien dire qu'un Africain refroidit plus qu'un Sibérien, en terme d'écart de températures, mais la croissance de la fonction T vient garantir que c'est bien le Sibérien qui aura le plus froid. ( 5.6 ) Essai de reconstitution de la fonction T : on remarque que grâce au polynôme, et à la condition = on peut essayer de représenter la fonction T grâce à son développement de Taylor. On peut montrer par récurrence que la dérivée nème de T est fonction de T uniquement (d'une façon complexe certes). [...]

[...] En restreignant cette mesure du bon choix à l'ensemble défini plus haut, on obtient une courbe qui passe par un minimum qui correspond au couple recherché. Dépendant de deux paramètres, nous allons résoudre le problème en tournant le graphique autour des axes de coordonnées, de façon à projeter la courbe ; afin de ne voir que séparément sa dépendance en , . On retrouve les valeurs les plus naturelles qu'il convient de donner au réceptacle qui sont : et . [...]