J'voudrais travailler encore - travailler encore
Forger l'acier rouge avec mes mains d'or
Travailler encore - travailler encore
Acier rouge et mains d'or
Cos Negre
Lava 'Piton de la Fournaise'
|
J'voudrais travailler encore - travailler encore |
Cos Negre |
|
Objectiu : exploteu l'espectre continu del cos negre
Mots Clau : temperatura, longitud d'ona, llei de Plank, llei de Stefan, llei de Wien, espectre continu.
És el mateix fenomen que explica el color de les brases del foc de camp, de la placa de vitroceràmica, de la lava del “Piton de la Fournaise” o dels estels de la Galàxia: la radiació de llum dels cossos negres.
Definició del cos negre:
Un tros de carboni constitueix la primera aproximació al cos negre.
El seu color negre indica que absorbeix totes les longituds d'ona de la llum que rep .
No s'emet cap longitud d'ona (visible) de la llum blanca que rep i el cos ens apareix negre.
Estem ben segurs però que cap longitud d'ona, ni tant sols una fracció no s'emet?
Per estar segurs que tenim un cos negre perfecte, es representa així: és una cavitat foradada en un material absorbent i comunicant amb l'exterior per un orifici molt petit.
Tot raig lluminós que entra per l'orifici esta sotmès a reflexions i absorcions successives i no en pot sortir: cap llum no surt del forat que per fora sembla un orifici perfectament negre.
D'entre tots aquests objectes de sobre la taula, quin s'apropa més d'un cos negre perfecte?
|
Com dins d'un forn : quan mirem a l'interior d'un forn fred suficientment profund, ens sembla....negre. |
|
Tot canvia quan elevem la temperatura del forn, la cavitat (el cos negre) es posa a emetre llum.
Si es suposa que la temperatura creix de esquerra a dreta , classifiqueu, en l'ordre correcte , els colors que agafa el forn quan s'engega :
vermell fosc, negre, vermelló, taronja, blanc, vermell sang
Vermelló : : Vermell viu ataronjat.
Repartició (luminància) espectral
La formula de Planck :
dóna la luminància espectral en funció de la longitud d'ona
l i de la temperatura T. |
Utilitzeu el fitxer planck.xls per observar la influència de la temperatura del cos negre sobre la luminància espectral.
|
Interpretació:
|
|
La temperatura és de 2000K. La repartició espectral demostra que la luminància és veïna de zero pel violeta i pel blau: no hi ha blau. La luminància és màxima pel vermell. La llum emesa pel cos negre és vermell (fosc). |
|
La temperatura és de 6000K. La repartició espectral demostra que la luminància és màxima pel blau i el violeta , i més baixa pel vermell (però no nul·la). La llum és un blanc (totes les longituds d'ona visibles són presents) ric en blau: blanc blavós. |
|
|
|
|
Loi de Wien :
|
La luminància espectral passa per un màxim. |
|
Quina és la temperatura corresponen al color vermell de longitud d'ona 700nm?
Completeu la taula següent :
|
|
Lava del Piton de la Fournaise |
Bételgeuse Constel.lació d'Orió |
Planxa |
Superfície del Planeta Terra |
Rigel Constel.lació d'Orió |
Sol |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Temperatura (K) |
1500 |
|
|
|
|
|
|
Temperatura (°C) |
|
3100 |
300 |
25 |
12000 |
|
| l m (nm) |
|
|
|
|
|
470 |
|
Visible /UV /IR |
|
|
|
|
|
Visible |
La imatge següent representa la repartició espectral per l'estel Aldébaran de la Constel·lació del Taure.
Deduïu el color d'Aldébaran i la seva Temperatura de superfície.
A la Terra, el diòxid de carboni i el metà són els gasos responsables de l'efecte hivernacle (escalfament del planeta).
La taula següent dóna un extracte de les propietats dels gasos d'efecte hivernacle.
|
gasos d'efecte hivernacle |
CO2 |
CH4 |
N2O |
|
Abundància en l'atmosfera |
de l'ordre de 1% |
feble |
rar |
|
Poder relatiu a l'absorció de la radiació INFRAROJA(per unitat de volum, portat al del CO2) |
1 |
32 |
160 |
|
Contribució a la intensificació de l'efecte hivernacle |
alta |
feble |
molt feble |
Perquè només es parla d'radiació infraroig en la taula?
Llei de Stefan :
La potència irradiada per unitat de superfície, totes les longituds d'ona confoses : :
Utilitzant les dades de la taula de la pàgina precedent, demostreu que si el Sol és només 20 vegades més calent que la Terra, la seva potència irradiada per unitat de superfície és 160000 vegades més gran.
Els habitants d'un planeta extra solar ens poden veure?
Material : tros de carbó , una bola de Nadal amb l'interior ennegrit , una placa de vitroceràmica, un bec elèctric, una bombeta a incandescència i el seu generador variable, un ordinador amb Excel, una fotografia de la Constel·lació d'Orió.
