Rayonnement infrarouge – quelles surfaces émettent et absorbent le mieux
SciencesÉnergie13–14 ans
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Connectez-vous pour lancerExpérience A : un cube de Leslie rempli d'eau chaude possède des faces noir mat, blanc mat, argent mat et argent brillant. Tournez chaque face vers un détecteur infrarouge placé à distance fixe, mettez le détecteur à zéro, notez les mesures dans un tableau et comparez-les sur un diagramme en barres pendant que l'eau refroidit lentement. Expérience B : une plaque noir mat et une plaque argent brillant sont placées à la même distance d'un radiateur, chacune avec une punaise collée à la cire au dos ; mesurez le temps de chute de chaque punaise et suivez la courbe de température des deux plaques. Une liste de contrôle du test équitable, une conclusion automatique et une note expliquent pourquoi la peinture blanche émet l'infrarouge presque aussi bien que la noire.
Leçon : Rayonnement thermique : émission et absorption de l'infrarouge par différentes surfaces (cube de Leslie)
Ce qu’elle montre
Tous les objets émettent un rayonnement infrarouge, et les plus chauds en émettent davantage. La quantité émise par une surface à une température donnée dépend de son émissivité : les surfaces noir mat sont des émetteurs presque parfaits, tandis que le métal brillant émet très peu, car il réfléchit l'infrarouge. Un bon absorbeur est aussi un bon émetteur. Dans ce modèle, la mesure du détecteur est proportionnelle à ε(T⁴ − T_pièce⁴) et diminue avec la distance. La peinture blanche paraît très différente de la noire, mais aux longueurs d'onde émises par l'eau chaude (environ 10 µm), elle se comporte presque comme une surface noire.
Mode d’emploi
Dans A. Émission – cube de Leslie, choisissez une face (Noir mat, Blanc mat, Argent mat, Argent brillant), cliquez sur Remise à zéro, attendez une mesure stable, puis cliquez sur Noter le résultat. Mesure auto des 4 faces le fait pour vous. Utilisez Remettre de l'eau chaude si l'eau a refroidi. Dans B. Absorption – punaises et cire, cliquez sur Allumer le radiateur et regardez quelle punaise tombe en premier ; changez Radiateur et Distance plaque–radiateur, puis cliquez sur Nouvel essai.
Paramètres modifiables
- Expérience A. Émission – cube de Leslie, B. Absorption – punaises et cire
- Face tournée vers le détecteur Noir mat, Blanc mat, Argent mat, Argent brillant
- Température de l'eau chaude 40–90 °C
- Distance du détecteur 5–30 cm
- Température de la pièce 15–30 °C
- Puissance du radiateur 500–2000 W
- Distance plaque–radiateur 4–15 cm
Questions à explorer
- Pourquoi faut-il garder la même distance du détecteur et la même température de l'eau pour comparer les faces ?
- Pourquoi la face blanc mat émet-elle presque autant d'infrarouge que la face noir mat ?
- Pourquoi la punaise de la plaque noir mat tombe-t-elle avant celle de la plaque argent brillant ?
