Etude des conditions favorisant le chauffage de l'eau


Contexte

Dans cette expérience, nous avons essayé de déterminer comment obtenir de l’eau chaude le plus rapidement possible, grâce au soleil.


Mode opératoire et réalisation

On a vu dans notre TPE que les panneaux solaires étaient noirs et recouverts d'une couche en verre, ce qui nous a donné l'idée de tester :

  1. l'influence de la couleur
  2. l'influence de la protection en verre
Lorsqu’on veut étudier l’influence d’un paramètre, il ne faut faire varier que ce paramètre, afin d’être certain de mesurer ses effets. Pour étudier l'influence de la couleur, nous avons donc comparer 2 pots, l'un noir et l'autre blanc. De même, pour étudier l'influence du verre, nous avons comparer 2 pots noirs, l'un laissé à l'air libre, l'autre recouvert d'une protection en verre.

 

Voici en quelques mots comment nous avons procédé :

  • On a recouvert deux pots strictement identiques avec des bouts de papier noir et un troisième avec un bout de papier blanc.
  • Avant de les remplir de la même quantité d'eau, on a mesuré la température initiale de l'eau au moyen du thermomètre.
  • On a recouvert l’un des pots noirs avec un petit bocal en verre.
  • Au bout d’un certain temps (1/2h, 1h au soleil), on a mesuré la température de l’eau dans chacun des trois pots, pour pouvoir les comparer.
     

Réalisation de l'expérience


Résultats et conclusion


Températures relevées
Initialement Pot blanc Pot noir Pot noir sous verre
9°C 16°C 23°C 32°C

L’eau dans le pot noir est plus chaude que celle dans le pot blanc, alors que les deux pots sont restés au soleil aussi longtemps. La seule différence entre les deux pots étant la couleur, on peut donc en déduire qu'un objet de couleur noire (foncée) absorbe plus la chaleur qu’un objet de couleur blanche (claire).

De même, l’eau du pot placé sous le bocal en verre est plus chaude que celle du pot laissé à l’air libre, alors que les deux pots sont restés au soleil aussi longtemps. La seule différence entre les deux pots étant la présence ou non du bocal en verre, on peut donc en déduire qu'un objet emmagasine plus de chaleur lorsqu’il est enfermé derrière des vitres.


Explications

  • Explications sur l'influence de la couleur noire :
    Un rayon de lumière est composé de toute une gamme de rayons colorés. Les couleurs quant à elles sont produites par la réflection de la lumière sur les objets. Par exemple, lorsqu'on voit un objet bleu, c'est parce qu'il reflète les rayons bleus de la lumière et les autres rayons sont absorbés par la surface. Le blanc, lui, reflète toutes les couleurs. Par opposition, le noir absorbe tous les rayons lumineux et n'en reflète aucun.

    Les rayons absorbés sont transformés en chaleur. Le noir étant la couleur qui absorbe le plus les rayons lumineux, est par conséquent la couleur qui transforme le plus de rayons en chaleur.
     
  • Explications sur l'influence du verre :
    Examinons le cas du pot placé sous le pot en verre. Il est protégé du vent, l’air qui est en contact avec lui est toujours le même. Le verre laisse passer la chaleur du Soleil. Le soleil chauffe donc le pot, mais aussi l’air, qui reste emprisonné sous le bocal. Le pot reçoit donc la chaleur du Soleil et de l’air emprisonné sous le bocal. C’est l’effet de serre. (voir dessin explicatif ci-dessous)

L'effet de serre


 

© 2009 Créateur: Florian CRONFALT Rédacteurs: Florian CRONFALT, Florian MULLER, Donovan OLIVER site créé en Novembre 2008

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