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Un petit montage visant à mettre en évidence l'effet de serre et qui fonctionne bien, à la fois lampe allumée mais aussi et surtout lampe éteinte.

Pour ce modèle, le "secret" réside principalement dans l'utilisation d'une pièce métallique jouant le rôle d'échangeur thermique dans les deux phases de la manip (et au passage, modélisant le globe terrestre). Le montage est simple, la vitre ne servant à rien sinon à rassurer les élèves qui se disent que sans elle, le gaz part... ;-)

1) Le montage... En image :

 

 

Rien de compliqué, ni de couteux... On veillera à la symétrie de l'ensemble et à utiliser une lampe "classique" à incandescence (ici 40/60 W).

Les deux pièces métalliques (ici, des disques en laiton recyclés, servant initialement à mesurer la constante solaire) permettent d'emmagasiner et de restituer une partie du flux infrarouge durant l'expérience. Ils modélisent le globe (superficiel).

L'ensemble est facilement adaptable à tous les matériels d'acquisition.

 

2) Le protocole :

 

Très simple aussi, la production de CO₂ dans l'enceinte de droite est obtenue (avant mesures) avec un peu de craie (un fragment d'environ 1 cm) mise en réaction avec un peu d'acide (HCl, l'équation bilan est donnée aux élèves). Une bombe de CO₂ (aquariophilie) peut aussi bien convenir...

L'enregistrement se fait sur une durée totale de vingt minutes dont les dix premières se font lampe allumée. On peut, si on le souhaite allonger la seconde phase (voir remarques en fin d'article).

NOTE : Le décalage initial de quelques dixièmes de degré entre les deux sondes (purement matériel, on n'étalonne pas le zéro) permet d'éviter que les courbes soient confondues, cela facilitera la lecture des résultats...

 

3) Les résultats :

 

 

On observe donc :

- Une augmentation identique de la température dans les deux enceintes, lampe allumée (sur 10 minutes, tout au moins).

- Lampe éteinte, un refroidissement plus lent dans l'enceinte enrichie en CO₂ mettant en évidence l'effet de serre à l'origine du "Delta T" global (mesurable ici à 0,3 °K).

 

4) Remarques :

 

- En prolongeant sur l'un des postes la durée de la deuxième phase sur le reste de la séance, on monte qu'il ne s'agit bien que d'un "effet retard" (au bout d'un temps long, les températures s'équilibrent).

- Idéalement, mais je n'y suis arrivé qu'une ou deux fois, il est possible d'obtenir avec un programmateur (pour la lampe) un écart thermique stable sur le long terme (plusieurs heures), mais les résultats semblent très dépendants du matériel : lampe et corps métalliques utilisés, distance, etc. (La durée des phases "jour/nuit" est donc à déterminer empiriquement pour chaque montage particulier... c'est lourd !)

 

 

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