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L'énergie thermique passe des objets chauds aux objets froids par conduction, convection et rayonnement. De ces trois, seul le rayonnement ne nécessite pas de contact; le soleil réchauffe la Terre parce que son rayonnement thermique traverse des espaces vides. Tout objet chaud, comme le soleil, un grille-pain ou le corps humain, dégage cette énergie, appelée rayonnement infrarouge, ou I.R. Des expériences simples vous montrent comment cela fonctionne.
Radiomètre
Un radiomètre, disponible dans les magasins de sciences pour quelques dollars, montre l’énergie inhérente au rayonnement infrarouge. Il possède une enveloppe en verre scellée, semblable à une ampoule transparente, contenant un vide partiel. À l'intérieur de l'enveloppe, quatre aubes carrées, avec un côté noir et un côté blanc, s'équilibrent sur un roulement à aiguilles. Lorsque vous faites briller une lumière sur le radiomètre, le côté noir chauffe plus que le côté blanc. Les molécules d’air rebondissent des deux côtés, mais l’énergie thermique du côté noir les oblige à pousser plus fort. Cela fait tourner les ailettes dans la direction du côté blanc. Placez le radiomètre à la lumière du soleil et observez sa vitesse de rotation. Puis éloignez-le des rayons directs du soleil et observez-le se déplacer plus lentement.
Tissu coloré au soleil
Trouvez plusieurs articles en tissu, tels que des chemises ou des serviettes, de différentes couleurs. Couchez-les sur une surface solide et plane à la lumière du soleil. Après 15 à 20 minutes, sentez-les et notez lequel est le plus chaud. Parce que les couleurs sombres reflètent le moins de soleil, elles absorbent le plus de chaleur. Les couleurs claires reflètent le plus de soleil et restent donc plus fraîches.
Coupes colorées dans les ténèbres
Rassemblez cinq tasses à café, identiques sauf pour la couleur. Faites couler l'eau chaude du robinet pendant une minute ou deux jusqu'à ce qu'elle atteigne sa température maximale. Remplissez les tasses d'eau chaude et placez-les dans une pièce sombre et froide. Placez un thermomètre dans chacun et attendez 20 minutes. Lisez le thermomètre dans chaque tasse et comparez les températures et les couleurs. Les couleurs les plus sombres doivent être les plus froides car, tout comme elles absorbent mieux l’énergie thermique, elles émettent également de l’énergie thermique plus efficacement que les couleurs claires.
Tube solaire
Procurez-vous un ballon «tube solaire» et emportez-le à l'extérieur par une journée calme et ensoleillée. Le ballon a plusieurs pieds de long et est fait de plastique foncé. Gonflez-le à l'ombre avec de l'air frais. Apposez une ficelle de cerf-volant sur le ballon et amenez-le dans un endroit ensoleillé. Tenez la ficelle. En fin de compte, la chaleur émise par le soleil provoquera une dilatation de l'air à l'intérieur, faisant ainsi remonter le ballon du sol. L'air plus chaud à l'intérieur a moins de densité que l'air extérieur, ainsi le ballon flotte.