une boule à neige interactive
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Enseignement scientifique 1re - 2023

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Esprit critique
Une longue histoire de la matière
Ch. 1
Les éléments chimiques
Ch. 2
Les cristaux, des édifices ordonnés
Ch. 3
Une structure complexe : la cellule
Le Soleil, notre source d'énergie
Ch. 4
Le rayonnement solaire
Ch. 6
Énergie solaire, photosynthèse et nutrition
Ch. 7
Énergie solaire et humanité
La Terre, un astre singulier
Ch. 8
La forme de la Terre
Ch. 9
L’Histoire de l'âge de la Terre
Ch. 10
La Terre dans l'Univers
Son et musique, porteurs d'information
Ch. 11
Son et musique
Ch. 12
Le son, une information à coder
Ch. 13
Entendre et protéger son audition
Projet expérimental et numérique
Livret Maths
Annexes
Chapitre 5
Exercices

Le repère des initiés

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13
C'est une maison... blanche !

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Compétence
Évaluer ou discuter de la puissance surfacique absorbée par le sol (albédo)
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De la Grèce à l'Italie, nombreuses sont les régions qui présentent des villages typiques dans lesquels les murs des maisons sont de couleur blanche. Outre leur caractère esthétique, ces habitations ont été pensées de façon à ce que la période estivale ne rime pas nécessairement avec température étouffante.
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Doc.
Village d'Oia, en Grèce.

Placeholder pour Village d'OiaVillage d'Oia
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Question
À l'aide de mots-clés vus dans ce chapitre, expliquez en quoi le climat très chaud des pays méditerranéens peut expliquer le choix d'une couleur blanche pour les habitations.
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14
La température de Vénus

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Compétence
Commenter la courbe d'absorption de l'atmosphère en fonction de la longueur d'onde
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La température théorique de Vénus, ne prenant en compte que le rayonnement solaire incident, serait de 54 °C. Si l'on tient compte en plus de l'albédo vénusien, on obtient une température de -46 °C. Pourtant, sa température moyenne de surface a été mesurée à près de 462 °C.

Placeholder pour venusvenus
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Doc. 1
Composition de l'atmosphère de Vénus.

ÉlémentAbondance relative (%)
Dioxyde de carbone96,5
Diazote3,5
Autres0,03
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Doc. 2
Spectres d'émission du Soleil et de Vénus, dans l'hypothèse où ces deux astres sont des corps noirs.

Puissance surfacique par unité de longueur
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Doc. 3
Spectre d'absorption du dioxyde de carbone.

Puissance surfacique par unité de longueur
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Question
Exploitez l'ensemble des documents proposés et vos connaissances pour expliquer qualitativement l'écart constaté entre la température mesurée et les projections théoriques avancées par l'énoncé.
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15
La puissance solaire interceptée par la Lune

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Retrouvez de cet exercice.

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Compétence
Calculer la proportion de la puissance émise par le Soleil qui atteint la Terre
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La Lune, seul satellite naturel de la Terre, reçoit l'essentiel de sa puissance de la part du Soleil. On la modélise par une boule de rayon R_{\mathrm{L}}=1740 \mathrm{~km}. On considére que la distance moyenne entre la Lune et le Soleil est égale à celle entre la Terre et le Soleil, soit D=150 \times 10^6 \mathrm{~km}.
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Doc.
La Terre vue depuis la Lune, toutes deux éclairées par le Soleil.

Placeholder pour terre vue depuis la luneterre vue depuis la lune
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Cette photographie a été prise lors de la mission Apollo 11 en 1969
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Questions
1. À l'aide d'un schéma, déterminez l'expression littérale de la proportion de la puissance émise par le Soleil reçue par la Lune.
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2. Calculez la valeur numérique de cette proportion. Comparez-la à celle obtenue pour la Terre, puis com- mentez.
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16
Un panneau solaire hors du commun

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Compétence
Évaluer ou discuter de la puissance surfacique absorbée par le sol (albédo)
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Une équipe de l'université de Stanford a travaillé sur un panneau solaire capable de collecter l'énergie du Soleil mais également de renvoyer vers l'espace l'excès de chaleur sous forme de rayonnement de grande longueur d'onde. En effet, une augmentation de la température du panneau réduit considérablement son rendement. Le panneau absorbe les rayonnements UV et visibles mais reste transparent aux infrarouges.
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Doc. 1
Spectre d'absorption de l'atmosphère.

Spectre d'absorption de l'atmosphère
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Doc. 2
Schéma simplifié du panneau solaire construit.

Schéma simplifié du panneau solaire construit
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Le système de refroidissement peut être assimilé à un corps noir à une température de 270 K. On rappelle que loi de Wien s'exprime :

\begin{array}{l|l} \lambda_{\max } \cdot T=\beta & \begin{array}{l} \lambda_{\max }: \text { longueur d'onde du maximum } \\ \text { d'émission }(\mathrm{m}) \\ T: \text { température }(\mathrm{K}) \\ \beta: \text { constante de Wien égale } \\ \text { à } 2,90 \times 10^{-3} \mathrm{~m} \cdot \mathrm{K} \end{array} \end{array}
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Questions
1. Déterminez la longueur d'onde \lambda_{\max } d'émission maximale du panneau solaire.
2. Précisez ce que devient ce rayonnement lorsqu'il traverse l'atmosphère.
3. Expliquez alors pourquoi ce panneau solaire n'a pas d'impact sur l'effet de serre.
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Exercice numérique
La température du sol lunaire

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Retrouvez la version alternative de .

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Compétence
Expliquer qualitativement l'influence des différents facteurs sur la température terrestre moyenne
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Les températures du sol lunaire fluctuent entre -170 °C et 130 °C. Une étude américaine récente estime que la température moyenne du sol lunaire calculée sur plusieurs lunaisons s'établit à 271 K, soit -2 °C.
La Lune n'a pas d'atmosphère et l'albédo du sol lunaire est de 0,11, soit environ trois fois moins que celui de la Terre.
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Doc.
Face cachée de la Lune sur laquelle le module chinois Chang'e 4 s'est posé en janvier 2019.

Placeholder pour face de la luneface de la lune
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Questions
1. Déterminez la puissance surfacique moyenne émise par la Lune.
2. Sachant que le Soleil possède un rayon de 6 960 000 km et une température de surface de 5 770 K, déterminez la puissance surfacique solaire reçue par la Lune qui se situe à 150 000 000 km du Soleil.
3. Commentez les résultats obtenus sachant que la puissance surfacique reçue par la Lune se répartit sur toute sa surface.
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