Fiche résumé — Rayonnement thermique & effet de serre
Chapitre 3 | Terminale ERA-MA | Physique-Chimie
Rayonnement thermique
Tout corps dont la température est supérieure au zéro absolu (0 K = -273 °C) émet un rayonnement électromagnétique.
- Se propage dans le vide (pas besoin de support matériel)
- Transporte de l'énergie
- Dépend de la température du corps
Loi de Wien
\( \lambda_{\max} = \dfrac{b}{T} \)
- \(\lambda_{\max}\) : longueur d'onde du pic d'émission (m)
- \(b = 2{,}898 \times 10^{-3}\) m.K
- \(T\) : température (K)
Plus T est grand, plus \(\lambda_{\max}\) est petit (courtes longueurs d'onde).
Spectre et température
- Soleil (5 800 K) : pic ~ 500 nm → visible
- Terre (290 K) : pic ~ 10 \(\mu\)m → infrarouge (invisible)
- Bâtiment (20 °C) : infrarouge lointain
- Fer chauffé (700 °C) : rouge sombre visible
Caméra thermique
- Détecte le rayonnement infrarouge émis par les surfaces
- Rouge/blanc = zones chaudes (fuites thermiques)
- Bleu/violet = zones froides (bien isolées)
- Application : diagnostic thermique (DPE), ponts thermiques, audit énergétique
Effet de serre
- 1. Le Soleil émet dans le visible (courtes longueurs d'onde)
- 2. Ce rayonnement traverse l'atmosphère et chauffe la surface terrestre
- 3. La Terre réémet en infrarouge (grandes longueurs d'onde)
- 4. Les GES absorbent ces IR et les réémettent vers la Terre
- 5. La Terre se réchauffe davantage
Naturel : indispensable, maintient +15 °C (sans lui : -18 °C). Amplifié : activités humaines augmentent les GES, provoquant le réchauffement climatique.
Gaz à effet de serre (GES)
- H\(_2\)O (vapeur d'eau) : GES le plus puissant, origine naturelle
- CO\(_2\) (dioxyde de carbone) : combustion fossile, 2e GES
- CH\(_4\) (méthane) : élevage, décharges — 25x plus puissant que CO\(_2\)
- N\(_2\)O (protoxyde d'azote) : agriculture — 298x plus puissant que CO\(_2\)
Piège 1 : L'effet de serre n'est pas le « trou dans la couche d'ozone ». Ce sont deux phénomènes distincts.
Piège 2 : L'effet de serre naturel n'est pas négatif : il est vital. C'est son amplification par les activités humaines qui cause le réchauffement.
Piège 3 : La caméra thermique ne mesure pas directement la température : elle mesure le rayonnement IR émis et en déduit la température.
Astuce : Conversion Celsius → Kelvin : \(T(K) = T(°C) + 273\). Exemple : 20 °C = 293 K.
Astuce : Pour retenir le sens de Wien : plus c'est chaud, plus le pic va vers le bleu (courtes longueurs d'onde). Plus c'est froid, plus le pic va vers le rouge/IR.