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Boite d'effet de serre?



  1. #1
    EspritTordu

    Question Boite d'effet de serre?


    ------

    Bonjour, voici un problème qui m'est venu à l'esprit dont je n'arrive pas à donner une réponse satisfaisante :

    Nous sommes dans un milieu vide et sans limite. Dans ce milieu, une boîte cubique. Ce milieu n'est pas si vide que ça : il est baigné par des ondes électromagnétiques de longueurs d'onde seulement situées dans la fenêtre de l'infrarouge.

    Y aura-t-il un effet de serre dans la boîte, une hausse de la température?

    Merci d'avance pour vos éclaircissement.

    -----

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  3. #2
    lignux

    Re : Boite d'effet de serre?

    Il me semble que cela dépend de ce que contient la boîte, et de sa nature. Si elle est vide et transparente, elle sera traversée par les ondes sans incidence sur la température. Par contre, si elle contient du gaz, de la vapeur,... elle pourrait absorber ce rayonnement et se réchauffer.

  4. #3
    EspritTordu

    Re : Boite d'effet de serre?

    Si notre boîte est en verre par exemple et son contenu toujours vide, les ondes infrarouges ne vont-elles pas se réfléchir sur les parois internes augmentant par là la température au sein du volume?
    Sinon, cela signifie-t-il que les hausses de température dans les serres de culture sont dues à l'air ambiant?

  5. #4
    click

    Re : Boite d'effet de serre?

    Response Naive:

    Je n'y connais pas grand chose en ce domaine mais il me semble que la température traduit l'agitation des particules. Donc si c'est un vide absolu, il n'y a pas de particule donc la notion de température ne veut rien dire ?



    Mais je me trompe probablement...

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Konrad

    Re : Boite d'effet de serre?

    Ouioui, il faut se rappeler l'expression thermodynamique de la température : la variation de l'énergie par rapport à l'entropie :



    Or le vide a une entropie nulle... On ne peut donc pas y définir une température.

    En revanche ton expérience m'évoque l'effet Casimir, où des ondes électromagnétiques se retrouvent piégées entre deux miroirs, qui permettent la résonnance à certaines logueurs d'onde... Mais je ne suis pas spécialiste alors je laisse ce développement à d'autres.
    "Un clavier AZERTY en vaut deux."

  8. #6
    Garion

    Re : Boite d'effet de serre?

    La température va s'élever jusqu'a un certain point où le rayonnement de la boîte sera égal à celui qu'elle reçoit.

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  10. #7
    lignux

    Re : Boite d'effet de serre?

    Comme je l'ai déjà dit: tout dépend de la nature et du contenu de la boîte.
    Si elle est vide, comme l'a dit click, la notion de t° est caduque.
    Si elle est en verre et contient de l'air, comme l'a dit Garion, la température va s'élever jusqu'a un certain point où le rayonnement de la boîte sera égal à celui qu'elle reçoit.
    Si elle n'est pas transparente et contient de l'air, l'échauffement de ce dernier proviendra de l'échauffement des parois. Et ceci dépend de leur taux d'absoption aux fréquences que contient le rayonnement. Si la boîte est recouverte d'aluminium réfléchissant, l'échauffement sera faible, et la t° de l'air à l'intérieur peut être de l'ordre de -100°C, tandis que si la boîte est de couleur noire, elle peut s'échauffer à des t° de plusieurs centaines de degrés celcius. C'est pour éviter ceci que les satellites sont enrobés d'aluminium réfléchissant.

  11. #8
    ixi

    Re : Boite d'effet de serre?

    Hum,

    Si on a des ondes EM, alors on a des photons (qui sont des bosons) et donc, on peut bien attribuer une temperature au systeme.

    Apres, EspritTordu, tout va dependre des coefficients de reflexion, d'absorption et de transmission de tes parois.
    L'analogie avec l'effet de serre ici, serait que tes coefficients de reflexion interne et externe soient differents, ce qui est possible (mirroir sans tain).

    Alors, on pourrait penser que l'energie s'accumulerait dans ta boite, mais la boite rentrera en equilibre thermique et se mettra a emettre autant qu'elle recoit.
    "Je ne joue même pas aux dés...." (Dieu)

  12. #9
    ixi

    Re : Boite d'effet de serre?

    "Je ne joue même pas aux dés...." (Dieu)

  13. #10
    kingloowy

    Re : Boite d'effet de serre?

    on ne peut parler de température que s'il y a agitation moléculaire, les photons ne peuvent provoquer une agitation de la matière que s'ils.... interagissent avec la matière... Ce n'est pas parce qu'il y a des OEM qu'il y a agitation moléculaire.

  14. #11
    EspritTordu

    Re : Boite d'effet de serre?

    Comme je l'ai déjà dit: tout dépend de la nature et du contenu de la boîte.
    Si elle est vide, comme l'a dit click, la notion de t° est caduque.
    Si elle est en verre et contient de l'air, comme l'a dit Garion, la température va s'élever jusqu'a un certain point où le rayonnement de la boîte sera égal à celui qu'elle reçoit.
    Bon je comprends pourquoi on ne peut pas parler de température pour le vide : la température est un potentiel pour définir l'agitation de matière or par définition le vide, c'est sans matière ! Mais je crois avoir lu, je ne sais plus vraiment où, que l'on estime la température moyenne du vide spatial un peu supérieur au zéro absolu. Le vide spatiale n'est donc pas si vide...


    Pour revenir à ma question : si la boîte contient un gaz monoatomique pour faire simple, comme de l'hydrogène (c'est le premier qui vient!, masse molaire M=1.00794 g/mol selon http://elements.chimiques.free.fr/fr...he.php?p=1&z=1) comment déterminer la température T du gaz de volume V à l'équilibre où le rayonnement émis sera égal à celui reçu donc ? Quel est le temps nécessaire pour atteindre cet équilibre?

  15. #12
    ixi

    Re : Boite d'effet de serre?

    Citation Envoyé par kingloowy
    on ne peut parler de température que s'il y a agitation moléculaire, les photons ne peuvent provoquer une agitation de la matière que s'ils.... interagissent avec la matière... Ce n'est pas parce qu'il y a des OEM qu'il y a agitation moléculaire.
    Laisse-moi reflechir....

    Si si, on peut!!
    Regarde le rayonnement fossile par exemple. Ce ne sont que des photons (on parle aussi un peu de neutrinos) mais pourtant, on lui donne bien une temperature de 2.7K.
    On peut attribuer une temperature a un ensemble de photons, meme en absence de matiere. C'est de la physique statistique.
    Mais, cas plus simple, des que tu as un rayonnement de corps noir, en mesurant la distribution d'energie de tes photons, tu peux determiner leur temperature.

    C'est en particulier valable dans le probleme d'EspritTordu....

    EDIT: ....avec qui j'ai croise
    "Je ne joue même pas aux dés...." (Dieu)

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  17. #13
    EspritTordu

    Re : Boite d'effet de serre?

    Ixi, j'étais presque convaincu que la température ne pouvait se dissocier de la matière et voilà que tu parle de température d'un ensemble de photon ; S'agit-il d'une température potentielle ?

    Sinon si quelqu'un sait comment on détermine la température dans ma serre, ça serait bien venu...

  18. #14
    lignux

    Re : Boite d'effet de serre?

    Je pense que le 2,7K du rayonnement fossile, c'est la t° d'un corps noir émettant le même rayonnement.

  19. #15
    deep_turtle

    Re : Boite d'effet de serre?

    j'étais presque convaincu que la température ne pouvait se dissocier de la matière et voilà que tu parle de température d'un ensemble de photon ; S'agit-il d'une température potentielle ?
    Il n'y a qu'une sorte de température... La température d'un système peut être définie de pas mal de façons, mais ne se limite aps aux systèmes contenant des particules qui s'agitent ! Et en effet, un ensemble de photons peut être caractérisé par une température, qui donne des informations sur la distribution d'énergie de ces photons.

    Dans ta boite en verre la température sera la même à l'intérieur qu'à l'extérieur, car les photons traversent la boite de la même façon en entrant et en sortant. L'effet de serre conduit à une augmentation de température quand la boite contient du gaz, mais c'est parce que le gaz absorbe le rayonnement et convertit les photons d'une énergie en une autre. Du coup si un photon rentre avec une énergie à laquelle le verre est transparent, puis est absorbé et l'énergie réémise en photon ayant une énergie à laquelle le verre est opaque, ben paf le photon est coincé à l'intérieur...

  20. #16
    EspritTordu

    Re : Boite d'effet de serre?

    Dans ta boite en verre la température sera la même à l'intérieur qu'à l'extérieur, car les photons traversent la boite de la même façon en entrant et en sortant. L'effet de serre conduit à une augmentation de température quand la boite contient du gaz, mais c'est parce que le gaz absorbe le rayonnement et convertit les photons d'une énergie en une autre. Du coup si un photon rentre avec une énergie à laquelle le verre est transparent, puis est absorbé et l'énergie réémise en photon ayant une énergie à laquelle le verre est opaque, ben paf le photon est coincé à l'intérieur...

    Comment détermine-t-on les fréquences opaques et transparentes du verre qu'il soit générique ou non?
    Comment évaluer l'émission du gaz, entre autre l'air?

  21. #17
    deep_turtle

    Re : Boite d'effet de serre?

    On envoie de la lumière sur un détecteur, on mesure l'intensité reçue à chaque longueur d'onde. Puis on intercale une morceau de verre et on recommence. Le rapport entre les deux séries de mesures te donnent l'absorption du verre.

  22. #18
    k_naruto

    Re : Boite d'effet de serre?

    Citation Envoyé par deep_turtle
    On envoie de la lumière sur un détecteur, on mesure l'intensité reçue à chaque longueur d'onde. Puis on intercale une morceau de verre et on recommence. Le rapport entre les deux séries de mesures te donnent l'absorption du verre.
    On réalise donc un spectre d'absorption, c'est ça ?

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  24. #19
    deep_turtle

    Re : Boite d'effet de serre?

    Oui, c'était bien ta question, non ? Savoir à quelles fréquences le verre est opaque c'est savoir à quelle fréquence il absorbe beaucoup...

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