Exercices: Transferts d'énergie par rayonnement

Le Soleil chauffe la Terre alors qu'il en est très éloigné et qu'entre eux se trouve le vide.

1. a) Quel mode de transfert d'énergie intervient ?
2. b) Pourquoi ni la conduction ni la convection ne sont-elles possibles ?

Citer les trois modes de transfert thermique et donner un exemple de la vie courante pour chacun.

Une voiture noire et une voiture blanche sont garées au soleil à Marseille. Laquelle chauffe le plus ? Expliquer.

Un panneau solaire de $2\ \text{m}^2$ reçoit une puissance de $1\ 000\ \text{W/m}^2$ du Soleil.

1. a) Calculer la puissance reçue.
2. b) Calculer l'énergie reçue en $3$ heures, en kWh.
3. c) Le rendement est de $18\ \%$. Calculer l'énergie électrique produite.

La Terre reçoit en moyenne $340\ \text{W/m}^2$ du Soleil. Environ $30\ \%$ est réfléchi vers l'espace.

1. a) Calculer la puissance réfléchie par mètre carré.
2. b) Calculer la puissance absorbée par mètre carré.
3. c) Que devient l'énergie absorbée ?

Dans une serre de jardin, la température est plus élevée qu'à l'extérieur.

1. a) Expliquer ce phénomène avec les notions de rayonnement visible et infrarouge.
2. b) Pourquoi l'atmosphère peut-elle jouer un rôle similaire ?

Le Soleil envoie sur la Terre une puissance moyenne de $240\ \text{W/m}^2$ absorbée. En l'absence d'atmosphère la Terre aurait une température moyenne de $-18\ ^\circ\text{C}$, alors qu'elle est de $+15\ ^\circ\text{C}$.

1. a) Calculer la différence de température.
2. b) Expliquer cette différence par l'effet de serre.
3. c) Pourquoi l'effet de serre naturel est-il indispensable à la vie ?

Un schéma décrit le bilan énergétique de la Terre : le sol absorbe $240\ \text{W/m}^2$ du Soleil et émet de l'infrarouge. Les gaz à effet de serre absorbent une grande partie de cet infrarouge et en réémettent la moitié vers le sol.

1. a) Expliquer ce que deviennent les infrarouges émis par le sol.
2. b) Pourquoi l'augmentation de la concentration en $\text{CO}_2$ perturbe-t-elle l'équilibre ?
3. c) Que se passe-t-il si l'énergie reçue devient supérieure à l'énergie émise ?

Vénus, dont l'atmosphère est composée à $96\ \%$ de $\text{CO}_2$, a une température de surface d'environ $460\ ^\circ\text{C}$, alors que Mercure, plus proche du Soleil, a une température moyenne bien plus faible.

1. a) Expliquer ce constat.
2. b) Comparer avec la Terre.
3. c) Quels enseignements peut-on en tirer sur les risques d'une hausse des gaz à effet de serre ?