Как солнечная энергия позволяет сварить яйцо за 5 минут?

Я предполагаю, что вы использовали солнечный отражатель или солнечную печь.

Солнце (как и любая другая звезда) излучает много энергии, но её количество уменьшается с расстоянием, поскольку общее излучение распространяется по сфере всё большего размера. Из-за эллиптической формы земной орбиты мы находимся на расстоянии от 147 Гм (миллиардов метров, или миллионов километров) до 152 Гм от Солнца. Площадь поверхности сферы пропорциональна квадрату радиуса, поэтому в перигелии (в январе) солнечного света на 6,5 % больше, чем в афелии (в июле).

Активность солнца также меняется в течение 11-летнего цикла (или 22 лет, если учитывать полярность активных областей (также известных как солнечные пятна)), но большинство показателей общей солнечной радиации нормализуются до эффективной Вт / м ^ 2 при 1АУ (149,6 Гм). Согласно наблюдениям с космических аппаратов, она составляет около 1360 Вт/м^2, но нужно помнить, что эти измерения проводились над атмосферой. Не вся энергия достигает земли, и её количество значительно варьируется в зависимости от угла наклона солнечных лучей (находятся ли они прямо над головой или под меньшим углом, когда между вами и солнцем больше атмосферы) и вашей высоты над уровнем моря.

Кроме того, есть проблемы с облаками, инверсионными следами, вулканическими шлейфами, дымом и другими факторами, снижающими яркость. Существуют наземные методы измерения солнечной радиации, но я обычно не имею дела с этим сообществом. У NREL должны быть карты на их сайте, но я не могу это подтвердить, так как у меня сейчас проблемы с подключением.

Итак, проблема в том, что ... то, на приготовление чего сегодня ушло 5 минут, даже при использовании того же оборудования, в следующий раз может занять другое количество времени.

Мы можем компенсировать эту изменчивость, сконцентрировав солнечный свет на меньшей площади. Подобно тому, как с помощью увеличительного стекла разжигают огонь, мы просто концентрируем свет на меньшей площади, чтобы увеличить мощность воздействия на предмет, который мы пытаемся приготовить.

Самая простая солнечная плита — это всего лишь набор отражателей. Она похожа на спутниковую антенну: вы собираете солнечный свет с большой площади и фокусируете его в небольшом пятне. (хотя нам не нужно слишком маленькое пятно для приготовления пищи, иначе вы просто сожжёте одно место).

Вы можете сделать солнечную печь самостоятельно, взяв несколько больших кусков картона или другого жёсткого материала, что-нибудь блестящее (майларовую или алюминиевую фольгу), чтобы накрыть их, и какой-нибудь продукт, на котором можно сконцентрировать тепло (обычно это разбитое яйцо в тарелке; можно также попробовать хот-дог или зефир на палочке).

Чтобы готовить быстрее, мы также стараемся ограничить выход тепла из печи. Обычно такие печи называют «солнечными». Вы делаете теплицу из закрытого короба (возможно, с изоляцией и чёрной внутренней поверхностью для поглощения солнечного света) со стеклянной крышкой и панелями по бокам, которые отражают солнечный свет внутрь короба. Чтобы приготовить полноценный обед, нужно приложить немного усилий, так как чем дольше готовится блюдо, тем чаще нужно проверять его готовность, пока солнце движется по небу.

(Отказ от ответственности: я никогда не готовил на солнечной энергии, за исключением небольших экспериментальных демонстраций ... но в колледже я был в команде по созданию автомобилей на солнечных батареях (Sunrayce и World Solar Rally), а сейчас занимаюсь ИТ-поддержкой центра обработки данных на солнечных батареях)

Энергия инсоляции (количество энергии, получаемой от солнца) составляет примерно 1350 ватт на квадратный метр, из которых около 1000 ватт на квадратный метр достигает поверхности земли.

Если подумать, это значит, что квадратный метр земли в солнечный день получает примерно столько же солнечной энергии, сколько вырабатывает микроволновая печь мощностью 1000 ватт при полной мощности.

Стоит ли удивляться тому, что можно придумать какое-то приспособление для концентрации энергии, достаточной для приготовления яйца, которое полностью готово при температуре около 180 °F (82 °C)?

Вы не описали свой способ приготовления яиц или устройство, поэтому я не могу подробнее рассказать о том, как оно работает. Но на самом деле добавить можно немногое, и это не вопрос физики или практической инженерии.

В статье о солнечных печах в Википедии описано множество способов приготовления пищи с использованием солнечной энергии. Если вам интересно, можете почитать.