Transcription de la vidéo
Un objet est placé à proximité d’une source de rayonnement infrarouge d’intensité constante. Au départ, la température de l’objet commence à augmenter. Après un certain temps, la température de l’objet cesse d’augmenter et devient constante. Lequel des énoncés suivants explique le mieux pourquoi la température de l’objet devient constante ? (A) L’objet a cessé d’absorber de l’énergie de la source infrarouge. (B) L’objet émet plus d’énergie par unité de temps qu’il n’en absorbe de la source infrarouge. (C) La quantité d’énergie que l’objet absorbe de la source infrarouge par unité de temps est devenue égale à la quantité d’énergie que l’objet perd par unité de temps par refroidissement. Ou (D) l’objet a cessé d’émettre de l’énergie.
Donc, cette question nous dit qu’un objet, disons ce chapeau, est proche d’une source infrarouge. Cette source émet de l’énergie à un taux constant sous forme de rayonnement infrarouge. On nous dit que la température du chapeau augmente initialement, puis cesse d’augmenter et devient constante. Rappelons que la quantité de rayonnement infrarouge émise par un objet par unité de temps dépend de la température de l’objet. Plus la température est élevée, plus il émet de rayons infrarouges.
Donc, si le chapeau était à basse température avant d’être placé à proximité de la source infrarouge, il émettrait une petite quantité de rayonnement infrarouge par seconde, par exemple. Une fois placé à proximité de la source infrarouge, il commence à absorber plus de rayons infrarouges qu’il n’émet chaque seconde. Cela fait augmenter la température du chapeau comme il gagne plus d’énergie qu’il n’en perd. Mais cette augmentation de température fait aussi que le chapeau commence à émettre de plus en plus de rayons infrarouges.
Par conséquent, la température du chapeau augmente toujours, mais le taux d’augmentation devient de plus en plus lent. Finalement, le chapeau émet exactement la même quantité de rayonnement infrarouge qu’il en absorbe de la source chaque seconde. À ce stade, la température du chapeau est devenue constante.
Notre question demande pourquoi la température de l’objet, notre chapeau, devient constante. L’option de réponse (A) suggère que l’objet a arrêté d’absorber le rayonnement infrarouge. Mais ce n’est pas vrai, car la source émet continuellement des rayons infrarouges et le chapeau est toujours proche de la source. Nous pouvons donc éliminer cette option de réponse.
L’option (B) dit que l’objet émet plus d’énergie par unité de temps qu’il n’en absorbe. Mais si c’était le cas, il perdrait de l’énergie au fil du temps et sa température diminuerait. Par conséquent, cela est également incorrect.
L’option (C) dit que l’objet absorbe et émet les mêmes quantités de rayonnement infrarouge par unité de temps. Cela semble correspondre à ce que nous venons de voir et est une bonne option pour la bonne réponse.
L’option (D) dit que l’objet a cessé d’émettre de l’énergie. Mais cela ne serait vrai que si l’objet était à une température absolue nulle, car il n’aurait plus d’énergie à émettre. Et ce n’est pas ce qui est décrit dans la question.
Par conséquent, nous choisissons l’option (C) comme notre réponse. La quantité d’énergie que l’objet absorbe de la source infrarouge par unité de temps est devenue égale à la quantité d’énergie que l’objet perd par refroidissement par unité de temps.
