Cette question a été présentée dans le laboratoire que nous venons de terminer. Comparez vos résultats et conclusions aux faits présentés ci-dessous.
L’augmentation de la température d’un matériau dépend de deux propriétés: (1) la quantité d’énergie absorbée par le matériau (albédo) et (2) la quantité d’énergie nécessaire pour chauffer le matériau (capacité thermique spécifique).
Normalement, la température des matériaux proches de la surface de la Terre, tels que le sable, le sol et la roche, dépend de leur capacité à absorber la chaleur du soleil. Le soleil chauffe les matériaux par rayonnement. Une partie de l’énergie du soleil est réfléchie et une partie est absorbée par le matériau. En règle générale, les matériaux de couleur foncée absorbent plus d’énergie rayonnée que les matériaux de couleur claire. Si quelque chose est très réfléchissant, nous disons qu’il a un « albédo » élevé. Un matériau parfaitement noir a un albédo de 0 (pas de réflexion). Un matériau parfaitement blanc a un albédo de 1,0 (réflexion totale). Si vous placez une pierre noire et une pierre blanche dans la même lumière du soleil, la pierre noire deviendra plus chaude que la pierre blanche. C’est pourquoi les gens dans les climats chauds et ensoleillés portent généralement des vêtements blancs. L’albédo de certains matériaux :
– Glace & Neige fraîche : 0,9 HAUTEMENT RÉFLÉCHISSANTE
– Nuages: 0,5-0,9 HAUTEMENT RÉFLÉCHISSANTE
– Sable : 0,35
– La Terre (moyenne): 0.31
– Prairies: 0.18 – 0.25
– Forêt: 0,07-0,18 FAIBLE RÉFLEXION
– Eau: 0,06-0,1 FAIBLE RÉFLEXION
L' »effet d’albédo » des calottes glaciaires polaires de la Terre affecte le climat mondial. La neige et la glace reflètent la chaleur du soleil. Le réchauffement climatique fait fondre la glace polaire, ce qui signifie que moins de chaleur est réfléchie, ce qui entraîne un réchauffement accru.
La capacité thermique spécifique est une mesure de la quantité d’énergie nécessaire pour augmenter la température d’un matériau d’une certaine quantité. Les valeurs pour certains matériaux, en Joules par gramme (J/g) par degré Kelvin sont :
– Eau : 4,19 BEAUCOUP D’ÉNERGIE POUR CHAUFFER
– Glace: 2,01
– Roche (moyenne): 2.00
– Sable humide (20% d’eau): 1.50
– Sol humide: 1,48
– Sable sec: 0,84
– Terre végétalisée: 0,83
– Neige: 0,78
– Air: 0,70 NÉCESSITE TRÈS PEU D’ÉNERGIE POUR CHAUFFER, remplit les espaces entre les particules de nombreux matériaux.
Il faut environ quatre fois plus de temps pour chauffer l’eau que la terre, ce qui explique comment nos océans aident à maintenir des températures modérées dans le monde.
Un autre facteur à considérer est que les arbres et la végétation, ainsi que la couverture de neige refroidissent l’air et le sol en dessous en fournissant de l’ombre contre le rayonnement solaire et par l’effet de refroidissement de l’eau s’évaporant des feuilles.
Donc – pour répondre à la question: un sol nu et sec de couleur foncée absorbera plus d’énergie que du sable sec de couleur claire. Cependant, le sol contient généralement plus d’eau que le sable, auquel cas il faudra plus d’énergie pour chauffer. Cela peut être expérimenté autour d’une plage, où le sable sec est souvent beaucoup plus chaud que le sol voisin. Le sol avec de la végétation ou un sol humide est susceptible d’être encore plus frais.
Quel matériau a chauffé le plus vite et est devenu le plus chaud dans vos données de classe? Pouvez-vous expliquer ces résultats ?
Devoirs:
En utilisant l’hypothèse, la procédure et les résultats que vous avez trouvés en classe, rédigez une conclusion pour le laboratoire. Commencez par discuter de votre hypothèse et pourquoi ce résultat semblait susceptible de se produire dans votre expérience. Discutez ensuite des résultats que votre groupe a trouvés, étant donné ce que vous savez maintenant, sont-ils cohérents? Vos résultats sont-ils en accord avec le passage présenté ci-dessus ? Si ce n’est pas le cas, quelles sont les raisons possibles des écarts? Terminez en indiquant ce que vous avez appris, comment l’expérience pourrait être améliorée si vous le refaisez, et tout autre point important.