But : mesurer la puissance rayonnée par une ampoule électrique, comparer cette puissance à la puissance électrique consommée. En déduire la température du filament de l’ampoule. Théorie : Le rayonnement est un mode de transfert de chaleur qui ne fait pas intervenir de milieu intermédiaire. Par exemple, nous sentons l'effet de la chaleur rayonnée par les corps chauds, comme le Soleil ou des bûches enflammées dans la cheminée. On démontre expérimentalement que la puissance rayonnée par un corps d'aire A à la température absolue T est donnée par h P d Q eAT 4 t où 5,67 108 W m2 K 4 , la constante de Stefan-Boltzmann. pastille La quantité e, appelée facteur d'aluminium d'émission, dépend de la nature de la surface. Par exemple, e=0,1 pour une surface métallique brillante et e=0,95 pour une surface noire matte. Un corps émet et absorbe à la fois de l'énergie rayonnante. Si le corps est à la 4 température T1, sa puissance rayonnée est eAT1 . Si le milieu environnant est à la température T2, sa puissance rayonnée est eAT24 , de sorte que si le taux d'absorption par le corps doit également être proportionnel à T24 . Si T1 T2 , il n'y a pas de transfert net de chaleur entre le corps et le milieu environnant et Q t 0 . Il s'ensuit immédiatement que le coefficient du terme d'absorption T24 doit également être égal à eAT24 . Par conséquent, un bon émetteur est également un bon absorbant. Le taux net auquel la chaleur est rayonnée par le corps est égal à Q P eA(T14 T24 ) t Méthode : En allumant l’ampoule, le rayonnement émis est absorbé par la pastille d’aluminium. Cette pastille s’échauffe et la quantité de chaleur qu’elle reçoit est : Q mCT . La puissance Q T mC . Pour trouver cette puissance, il faut mesurer la t t température de la pastille toutes les 10 secondes. La puissance émise par l’ampoule (sa luminosité) se disperse dans toutes les directions. Preçue n’est qu’une fraction de celle là. 4h 2 Pémise Preçue 2 d 2 Mesures : reçue est donc : Preçue t [s] 0 T [°C] d pastille ............................. h = ....................................... m = ...................................... C alu 897 J kg K Analyse : Il faut tracer le graphique de T (t ) et déterminer la pente de la droite représentée. Cette pente permettra de calculer Preçue . Avec cette dernière information, on calcule Pémise que l’on compare avec l’indication mentionnée sur la boîte de l’ampoule. En évaluant la surface du filament de l’ampoule, on calcule la température de celle-ci. Compléments : Calculer la température d’équilibre de la pastille en supposant qu’elle reçoit de l’énergie de l’ampoule sur l’une de ses faces et qu’elle rayonne vers l’avant et vers l’arrière (on peut négliger les côtés). La chaleur reçue est égale à la chaleur rayonnée à l’équilibre de température. Calculer la température du Soleil sachant que la constante solaire, sur Terre, est de 1300 W/m2 et la distance Terre-Soleil 150 millions de km.. Calculer la température théorique que devrait avoir Jupiter en tenant compte du rayonnement solaire sur Jupiter et du rayonnement de la planète dans l’espace.