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Vidéo de question : Rayonnement thermique d’un cube en plastique Physique

Un bloc en plastique est placé à la lumière du soleil d’intensité constante et absorbe le rayonnement infrarouge. Pendant l’exposition du bloc au soleil, sa température diminue. Laquelle des affirmations suivantes est correcte ? [A] Le plastique ne reçoit aucune énergie de la lumière du soleil. [B] L’absorption et l’émission de radiations infrarouges n’ont aucun effet sur la température. [C] Le plastique perd exactement autant d’énergie par refroidissement que l’énergie du rayonnement infrarouge qu’il absorbe. [D] Le plastique perd plus d’énergie en se refroidissant que l’énergie du rayonnement infrarouge qu’il absorbe. [E] Le plastique absorbe plus d’énergie du rayonnement infrarouge que l’énergie qu’il perd en refroidissant.

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Transcription de vidéo

Un bloc en plastique est placé à la lumière du soleil d‘intensité constante et absorbe le rayonnement infrarouge. Pendant l’exposition du bloc au soleil, sa température diminue. Laquelle des affirmations suivantes est correcte ? (A) Le plastique ne reçoit aucune énergie de la lumière du soleil. (B) L’absorption et l’émission de radiations infrarouges n’ont aucun effet sur la température. (C) Le plastique perd exactement autant d’énergie par refroidissement que l’énergie du rayonnement infrarouge qu’il absorbe. (D) Le plastique perd plus d’énergie en se refroidissant que l’énergie du rayonnement infrarouge qu’il absorbe. (E) Le plastique absorbe plus d’énergie du rayonnement infrarouge que l’énergie qu’il perd en refroidissant.

Dans cet exemple, nous avons un bloc de plastique exposé au soleil. On nous dit également que même si le bloc est exposé au soleil, sa température diminue. Sur la base de ces informations, nous voulons choisir laquelle de ces cinq options de réponse est correcte. Compte tenu de ce bloc de plastique, on pourrait dire que deux processus sont en cours. La première est qu’il absorbe le rayonnement infrarouge et que, par conséquent, de l’énergie y est transférée. En soi, cela aurait tendance à faire augmenter la température du bloc plutôt qu’à la diminuer. Mais il y a un autre processus en cours, le rayonnement infrarouge du bloc. C’est un moyen par lequel l’énergie est transférée en dehors du bloc en plastique. Ces deux processus sont en un sens concurrents. L’un transfère de l’énergie au bloc, et l’autre transfère de l’énergie en dehors de lui.

Du fait que la température globale du bloc diminue, nous pouvons dire lequel de ces deux processus est dominant. Lorsque le bloc émet un rayonnement infrarouge, plus d’énergie doit être évacuée par rapport à l’énergie qui lui ait transférée lorsqu’il absorbe la lumière du soleil. En examinant nos options de réponse, cela correspond à l’option (D).

En considérant les autres choix de réponse, notez que l’option (A) n’est pas une affirmation exacte. L’absorption de la lumière du soleil transférera de l’énergie au bloc. L’option (B) n’est pas non plus exacte. L’absorption et l’émission de radiations infrarouges ont bien un effet sur la température. En effet, ce sont les deux processus concurrents dans le cas de notre bloc en plastique qui conduisent à une diminution de la température dans le bloc. L’option (C) décrit le scénario où le bloc perd exactement autant d’énergie en se refroidissant que l’énergie du rayonnement infrarouge qu’il absorbe. Si cela était vrai, cela conduirait à une température constante du bloc en plastique. Nous savons cependant que la température du bloc diminue. Enfin, l’option (E) dit que le plastique absorbe plus d’énergie du rayonnement infrarouge que l’énergie qu’il perd en refroidissant. Si cela se produisait, cela signifierait que la température du bloc augmenterait plutôt que de diminuer.

Pour notre réponse finale, nous choisissons l’option (D). Le plastique perd plus d’énergie en se refroidissant que l’énergie du rayonnement infrarouge qu’il absorbe.

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