J’ai reçu par courriel un « document pédagogique » parait-il produit par la MAIF dont c’est le cœur du métier :
FICHE 8 – FICHE TP – UNE EXPÉRIENCE SUR L’EFFET DE SERRE QUE DES ÉLÈVES POURRAIENT FABRIQUER EUX-MÊMES
L’idée qu’il y a derrière l’expérience proposée est de montrer qu’un des arguments favoris des climato-sceptiques est erroné.
Les climato-sceptiques disent souvent :
« L’absorption des infrarouges par l’atmosphère est déjà quasi-totale (dans les longueurs d’onde en jeu pour l’effet de serre). Donc rajouter du CO2 ne peut rien changer. »
Si la première phrase est parfaitement correcte, la déduction qui en est faite est fausse et c’est ce que l’expérience veut montrer.
L’expérience proposée, c’est celle qu’a réalisée Horace-Bénédict de Saussure, célèbre naturaliste suisse e la 2ème moitié du 18ème siècle : il voulait voir si le soleil chauffait autant à toute altitude alors que la température décroissait fortement avec l’altitude. Il a donc construit une sorte de serre (en fait le principe même des panneaux pour chauffe-eaux solaires modernes) il a appelé son dispositif un héliothermomètre, pour mesurer la chaleur reçue du soleil.
Voici le schéma de son dispositif :
[…]
Je coupe, à la source :
Je fis donc faire une caisse en sapin d’un pied de longueur sur 9 pouces de largeur et de profondeur hors d’oeuvre; cette caisse de demi-pouce d’épaisseur étoit doublée intérieurement d’un liège noir épais d’un pouce. J’avois choisi cette écorce comme une matière légère et en même temps très coërcente ou très peu perméable à la chaleur. Trois glaces entrant à coulisse dans l’épaisseur du liège placées à un pouce et demi de distance l’une de l’autre fermoient cette boîte qu’après avoir traversé ces trois glaces.
Pour que le Soleil frappât toujours perpendiculairement ces glaces, qu’il fît par cela même la plus grande impression sur elles, et souffrît le moins de réflexion possible, j’avois soin dans mes expériences de faire suivre à ma caisse le mouvement du Soleil, en la retournant régulièrement toutes les 20 minutes, en sorte que le Soleil éclairât exactement la totalité du fond de la caisse. La plus grande chaleur que j’aie obtenu par ce moyen a été de 87,7, c’est-à-dire de près de 8 degrés au-dessus de la chaleur de l’eau bouillante.
D’habitude on a une boite à un étage, mais là on en a trois. Alors je suis perplexe. La MAIF semble penser que cela est utile pour démontrer que l’effet de serre additionnel fonctionne en élevant la couche effective d’émission de l’atmosphère vers l’espace libre, l’effet de serre n’est donc pas saturé (je ne conteste pas ce dernier point).
C’est assurément un anachronisme de penser que c’était là l’objectif de Saussure. Plus surement il voulait démontrer que les théories de Raleight et de Mie n’avaient qu’un effet négligeable sur la température d’une colonne d’air. Ses écrits laissent plutôt penser qu’il était payé par Saint-Gobain pour influencer la réglementation thermique 1774 et favoriser le triple-vitrage. Je cite :
C’est un fait connu, et sans doute depuis longtemps, qu’une chambre, un carrosse, une couche, sont plus fortement réchauffé par le Soleil, lorsque les rayons passent au travers de verres ou de châssis fermés, que quand ces mêmes rayons entrent dans les mêmes lieux ouverts et dénués de vitrages. On sait même que la chaleur est plus grande dans les chambres dont les fenêtres ont une double châssis.
Vous êtes libres de trouver toutes les raisons physiques possibles qui font que cette expérience ne peut pas fonctionner dans le sens ou elle est instrumentalisée.
Sigh.
Ben non, on s’en fout complètement et définitivement des vitres en halite dans cette expérience puisque ce qui fait serre ici c’est le blocage de la convection et non le blocage du rayonnement comme dans l’atmosphère et qu’on veut démontrer l’effet de non-saturation du phénomène d’effet de serre qui est indépendant du mécanisme qui le produit.
tsih (#101),
Je suis d’accord avec vous, mais le problème est le choix malencontreux de la serre pour démontrer cela, compte tenu de l’historique de l’affaire du climat depuis Arrhénius, et du choix malheureux pour nommer l’effet d’atmosphère « effet de serre » alors que cela n’a rien à voir avec une serre.
Cela amène de la confusion dans la démonstration, la preuve en est les commentaires de certains sur skyfal. Et je n’ose imaginer la confusion dans l’esprit des élèves, si on leur présente la fiche de la MAIF.
volauvent (#102),
La serre permet de démontrer tout et son contraire. Avec une couche on sature, avec le double-vitrage on retombe sur ses pieds de réchauffiste. Le tout bien sur avec un phénomène qui n’a rien à voir avec le piégeage des radiations par le CO2. En fait le modélisateur du climat a besoin de décomposer la troposphère dans de multiples couches alors que dans la réalité il n’y en a qu’une, donc il comprend pas le problème.
Je vous remercie pour vos précieux commentaires sur ce fil.
tsih (#101),
Je suis d’accord avec Volauvent. C’est de la faute à Dufresne. Son « protocole expérimental » (ou expérience de pensée assistée par ordinateur) invoque bien des vitres opaques qui n’ont rien a voir avec la convection. C’est vrai que c’est pas de la bibliothèque verte mais c’est tordu quand même.
volauvent (#102),
Je ne vois pourquoi on ne peut pas expliquer aux gamins:
– qu’il y a différentes façons de produire un effet de serre en bloquant la propagation de la chaleur, soit via la convection, soit via le rayonnement. Quitte à leur apprendre en passant les différentes façons de transmettre la chaleur d’un endroit à un autre.
– qu’on ne peut pas reproduire le bloquage atmosphérique du rayonnement à l’échelle d’une salle de TP mais qu’on peut le faire avec la convection et qu’on leur montre donc la chose de cette façon.
tsih (#105),
Je partage beaucoup de vos points de vue mais j’espère que vous n’êtes pas enseignant.
Essayez de leur dire, comme Poitou d’ailleurs:
– regardez, je vous explique l’effet de serre avec des serres, mais attention! l’effet de serre n’a rien à voir avec ce qui se passe dans une serre.Simplement, si on empile des serres, c’est comme si on empilait des atmosphères…euh…non, il n’y a qu’un seul atmosphère. Mais on peut le diviser en plusieurs couches. Oui mais entre les couches, ça circule, il n’y a pas de verre. Donc c’est pas tout à fait pareil. Mais si, on peut faire comme si c’était pareil. C’est simple: au lieu de la convection, c’est du rayonnement, et au lieu du verre, c’est du CO2… ou plutôt, c’est surtout de la vapeur d’eau. Enfin, c’est des gaz à effet e serre, quoi.
Question du seul gamin qui a suivi:
– mais alors, qu’est ce qui se passe si on met du CO2 et de l’eau dans les serres? ça fait de l’effet de serre?
Nicias (#104),
Je ne parle pas de Dufresne mais de la fiche pédagogique MAIF.
Dufresne, c’est un mémoire d’habilitation à diriger des recherches enfin, pas destiné à des gamins mais à des scientifiques de profession qui passent un telle chose en général à 30 ans passés !!!!!!!
volauvent (#106),
Rassurez-vous je n’ai jamais enseigné dans le secondaire.
Mais j’ai tout de même enseigné la mécanique quantique et la thermodynamique et mécanique statistique en maîtrise et DEA et je doute qu’une partie des élèves ne comprendraient pas à peu près ce que j’ai évoqué plus haut. Après je suis d’accord que le sujet n’est pas simple du tout et que les explications de Poitou sont maladroites et confuses.
Oui, bon.
Si l’intention de Poitou était de démontrer qu’il n’y a pas saturation de l’effet de serre, il aurait dû faire des trous dans ses plaques de verre de manière à avoir deux supports de flux comme dans l’atmosphère. Il pouvait calibrer ses trous pour obtenir un rapport raisonnable et ensuite ajouter des plaques pour observer la différence sur les thermomètres.
Seulement, ça, c’est apparemment pas niveau gamins, même pas compris par les docteurs ès.
tsih (#107),
Ok, my bad. C’est vrai que les vitres de Poitou et Dufresne n’ont pas le même rôle.
D’ailleurs Poitou était je crois paléoclimatologue, pas tout à fait dans le même business que Dufresne.
Une partie oui. Quand j’aurai commencé puis fini mon explication de l’effet de serre, il faudra que je la fasse lire à Astrolabe. Si il a compris, c’est que j’ai bien travaillé. Dans le cas contraire, je peux recommencer mon travail ou juger que mon test de réussite est un peu trop difficile.
Nicias (#110),
Bonne idée, ça promet d’être très amusant.
phi (#109),
Je peux confirmer, aucun docteur en physique ne comprend ça.
tsih (#105),
Parce que le discours « officiel » est explicitement fait pour les tromper et personne ne leur expliquera.
Il ne s’agit pas de science dans ce débat, mais d’idéologie, de volonté de pouvoir et de pognon.
Bon, je ne sais pas si vous avez lu l’explication du TP dans le document MAIF ? La voici ci-dessous.
Donc l’auteur démontre par le calcul comment la chaleur s’accumule dans les différents compartiments.
Puis dans la discussion il dit clairement :
« En fait, les boites, comme les serres dont elles s’inspirent, ne fonctionnent pas comme ça : ce n’est pas le rayonnement piégé qui fait que la chaleur est piégée, mais la barrière aux fuites d’air chaud que constituent les vitres. La vitre empêche surtout la perte de chaleur par convection »
Donc la boite en aucun cas n’a de rapport avec un rayonnement absorbé et réémis. En fait la boite bloque juste la chaleur qui ne peut pas s’échapper.
Puis il nous dit que son calcul est faux puisqu’il ne serait valable que dans une serre où on aurait fait le vide.
Donc les calculs exposés n’expliquent rien, et l’expérience n’a rien à voir avec la théorie classique de l’effet de serre.
On se demande donc ce qu’on veut bien démontrer par cette expérience.
Puis l’auteur dit à quoi sert l’expérience : « l’expérience montre bien que multiplier les barrières dans un système où de la chaleur peut se transmettre d’un compartiment à l’autre, a pour effet de réchauffer tous les compartiments sous-jacents »
Puis il nous fait un parallèle avec la théorie classique de l’effet de serre : cette fois ci l’atmosphère absorbe et réémet les IR « comme dans l’expérience » (alors que l’auteur dit lui même précédemment que l’origine du réchauffement de la boite c’est juste le blocage de la chaleur…
Bon là je n’arrive plus à suivre le raisonnement…
Puis la conclusion hermétique :
« On ne peut pas formellement décrire l’atmosphère comme une succession de vitres, mais le processus est similaire à celui de la serre multi-vitres. Et donc ajouter du gaz à effet de serre est similaire à ajouter des vitres ».
Quelqu’un comprend son raisonnement ?????? Je suis prof de SVT et je ne comprends rien !!!!!!!
Explication formalisée du TP (tiré du document MAIF) :
Commençons par le cas où il y a une seule vitre.
(1) Soit L l’énergie lumineuse incidente par seconde au fond de la boite. (je mets « énergie par seconde » qui parlera peut-être plus que » puissance » aux élèves).
Le fond absorbe complètement L qu’il transforme en chaleur.
(2) Le fond émet une certaine quantité d’énergie, qui va être complètement absorbée par la première vitre. Soit V, cette énergie. A l’équilibre, le fond va donc émettre L plus ce qu’il aura reçu de la vitre
(3) La vitre absorbe et réémet toute l’énergie qu’elle reçoit et qu’on a désignée par V dans (2).
(4) La vitre émet vers le bas et vers le haut, autant vers le bas que vers le haut. Elle émet donc V/2 vers le bas. Le fond reçoit donc au total L + V/2, qu’il réémet puisqu’on est à l’équilibre.
En combinant (2 ) et (4), on a donc v = L + V/2 (5) d’où V=2 L
Le fait de mettre une vitre a donc multiplié par 2 la quantité d’énergie reçue par seconde par le fond.
Les lois de la thermodynamique disent que la puissance émise est proportionnelle à T’ (T est la température absolue : T=t+273 si t est la température en’ Celsius).Ceci se traduit par le fait que, pour que la quantité d’énergie émise par seconde soit multipliée par 2, la température absolue de la surface émettrice doit être multipliée par 1,2.
Mettons une deuxième vitre. Appelons V1 la quantité d’énergie reçue par seconde par la vitre la plus interne, V2 la quantité d’énergie reçue par seconde par la vitre externe.
La vitre interne émet V1/2 vers le haut et V1/2 vers le bas. La vitre externe reçoit V1 = V1/2. Elle en émet la moitié vers le haut et la moitié vers le bas. Elle émet donc V1/4 vers le bas.
Ce que reçoit la vitre interne, c’est ce qui est émis par le fond + ce qui lui vient de la vitre externe. Le fond reçoit L + V1/2, qu’il émet.
La vitre interne reçoit donc L + V1/2 + V1/4 = L + 3 V1/4 = V1
D’où V1 = 4 L.
Le fond va donc recevoir au total 3L. Par rapport à la situation sans vitre, sa température va donc être multipliée par 1,3.
Passons au cas avec 3 vitres, correspondant à l’expérience de saussure. Avec des notations similaires, on a
V3 = V2/2
V2 = V1/2 + V1/2 = V1/2 + V2/4 d’où V2 = 2 V1/3
V1 = L + V1/2 + V1/2 = L + V1/2 + V1/3 = L + 5 V1/6
D’où V1 = 6 L
Le fond reçoit et réémet L + V1/2 = 4 L
La température du fond est multipliée par 1,4 par rapport à la boite sans vitre.
Discussion :
En fait, les boites, comme les serres dont elles s’inspirent, ne fonctionnent pas comme ça : ce n’est pas le rayonnement piégé qui fait que la chaleur est piégée, mais la barrière aux fuites d’air chaud que constituent les vitres. La vitre empêche surtout la perte de chaleur par convection. Cela a été démontré il y a un siècle en remplaçant le verre par un matériau transparent aux infrarouges.
Le calcul formel qu’on a fait est exact pour une serre de surface infinie où on aurait fait le vide pour que la transmission de chaleur se fasse uniquement par rayonnement.
Mais l’expérience montre bien que multiplier les barrières dans un système où de la chaleur peut se transmettre d’un compartiment à l’autre, a pour effet de réchauffer tous les compartiments sous-jacents.
Et l’effet de serre atmosphérique ?
Comme dans l’expérience ci-dessus, le rayonnement infrarouge est presque complètement absorbé dans la basse atmosphère. Mais, comme dans l’expérience, l’atmosphère réémet du rayonnement infrarouge dont la moitié vers le haut et la moitié vers le bas. Et le processus se répète en montant dans l’atmosphère jusqu’à ce que ma quantité de gaz à effet de serre restant au-dessus du point d’émission soit trop faible pour absorber tout le rayonnement. On ne peut pas formellement décrire l’atmosphère comme une succession de vitres, mais le processus est similaire à celui de la serre multi-vitres. Et donc ajouter du gaz à effet de serre est similaire à ajouter des vitres.
Jean Poitou Physicien climatologue
JC (#113),
J’avais fait un commentaire avec les même remarques.
Peut-être occuper à un exercice manuel les élèves les moins intéressés ?
JC (#113),
J’ignore ce qu’est prof de SVT mais vous n’avez probablement à vous en faire.
Ce qui serait plus inquiétant, c’est qu’un psychiatre ne comprenne pas ou, à l’inverse, qu’un thermodynamicien comprenne.
Ce qui n’est pas rassurant c’est qu’un climatologue n’arrive pas expliquer clairement là où il veut en venir (sur un exemple destiné à des élèves) !
Si ce climatologue est aussi bon dans son métier qu’en explication pédagogique, on a du soucis à se faire.!
La question que soulève au moins les explications fournies dans le TP :
Si effectivement le modèle de la serre n’a rien à voir avec l’effet de serre classique, pourquoi donc utiliser ce modèle de la serre ?
JC (#116),
Ben, pas facile d’expliquer un TP sensé démontré quelque chose qui est en réalité faux. L’analogie utilisée et les simplifications opérées ne sont pas pertinentes. Il y a deux ou trois petits trucs à modifier pour en faire un test amusant de la saturation. Mais voyez, c’est déjà au-dessus des capacités de compréhension de l’élite.
JC (#113), Un petit détail me chagrine dans votre explication de physicien quand vous dites : « l’atmosphère réémet du rayonnement infrarouge dont la moitié vers le haut et la moitié vers le bas »
Vous oubliez que dans la troposphère, la température, hors phénomènes météo particuliers, décroît régulièrement avec l’altitude. C’est le gradient thermique adiabatique qui dépend de la pression atmosphérique. Le deuxième principe de la thermodynamique est fondamental : « La chaleur ne peut s’écouler d’un corps froid vers un corps chaud. Un transfert de chaleur d’un corps froid vers un corps chaud ne peut intervenir qu’avec une compensation ». Prétendre le contraire, c’est prétendre que les fleuves remontent vers leur sources tous seuls et que les frigos fonctionnent sans moteur, bref que l’entropie régresse.
Cela ne gène pas le GIEC qui a inventé le terme de back-radiation, représenté par des flèches dirigées vers le bas sur ses schémas (mais sans indiquer de température bien sur : avec 15°C de température moyenne au sol, à 3 km il fait -5°C et à 6 km il fait -25°C, soit une perte moyenne de 6,5°C par 1000 m).
A cause des lois fondamentales de la thermodynamique encore valides le 20 septembre 2017, de la chaleur transmise par radiation par une couche atmosphérique plus froide vers le sol plus chaud viole joyeusement le second principe. La seule possibilité de transfert radiatif c’est vers le haut plus froid. Vous connaissez des pièces chaudes réchauffées par des radiateurs froids ? En général l’été, on appelle cela des climatiseurs, et c’est la pièce chaude qui se refroidit pour notre bonheur, mais il y a hic, un p.. de moteur qui nous explose notre facture d’électricité 😉
La théorie d’Arrhénius, le chimiste, sur l’effet de serre radiatif du CO2 et des autres gaz absorbant les infra-rouges, publiée en 1906, a été démontée en beauté par Wood en 1909. En 2017, elle n’est pas plus validée qu’en 1909 par les lois de la physique élaborées par Clausius, Kelvin, Boltzmann et Planck. Cela ne veut pas dire que le réchauffement de l’atmosphère n’existe pas, certains physiciens pense, entre autres théories, que c’est bêtement un effet de pression, mais cela veut seulement dire que la théorie d’Arrhénius n’est pas compatible avec une loi fondamentale de la physique.
Bon, certes, le second principe était étudié en terminale des classes scientifiques (à mon époque), mais quand même, 95% de maladie d’Alzeimer dans un même corps de métier ?
Daniel (#119),
Juste une chose importante.
La thermodynamique concerne les transferts de chaleur et le second principe y a sa part et doit être utilisé.
Mais le rayonnement qu’il soit IR, visible, ou autre, concerne le transport de l’énergie (pas forcement sous forme de chaleur) et il peut aller aussi bien vers le bas. En fait, une molécule excitée se désactive en émettant un rayonnement énergétique dans toutes les directions.
Le transport d’énergie de rayonnement ne postule pas que cette énergie soit uniquement de la chaleur. Comme toute énergie elle peut être chaleur, cinétique, élastique, de vibration, de rotation, gravitationnelle… Bref autant de formes que peut prendre une énergie. Mais c’est l’énergie (chaleur) que nous concerne le plus quand on parle de réchauffement
Tant que la chaleur, qui se mesure avec un thermomètre n’apparaît pas, on a le droit d’imaginer des « back radiations » ou des « back energies » transportés par un rayonnement et ça devrait s’arrêter là.
Malheureusement, on confond chaleur et énergie et on mélange tout en une daube indigeste.
Le thermomètre donne un niveau qui est lié à l’énergie cinétique d’un ensemble des molécules en mouvement en un lieu donné donc à leur vitesse de déplacement. Plus la quantité d’énergie cinétique de l’ensemble des molécules est importante, plus importante est la température.
Ensuite, c’est une question de quantité de mouvement statistique: une faible quantité d’énergie cinétique ne peut pas augmenter la quantité d’une énergie cinétique déjà grande.
Pour illustrer :
Deux chambres sont séparées par un tunnel une chambre contient des molécules lentes uniquement. Elle est donc est à une faible température et l’autre chambre des molécules rapides donc elle est à une plus haute température. On ouvre le tunnel qui sépare les deux chambres et les molécules des deux chambres se précipitent les unes contre les autres, rentrant en collision. Les molécules lentes ne vont jamais accélérer la vitesse des molécules rapides, mais ce sont les rapides qui vont accélérer la vitesse des plus lentes et la température de la chambre froide remontera et celle de la chambre chaude diminuera.
Le second principe est conservé.
NB : le contact entre les molécules n’est pas obligatoire en réalité. Si les deux chambres sont séparées par un matériau conducteur de la chaleur, les molécules rapides transfèrent leur énergie cinétique aux molécules lentes par conduction de la chaleur à travers le matériau séparant les deux chambres.
JC (#113),
Rien que dans les équations la notation indicielle est bizarre …
Ex : V1 = L + V1/2 + V1/2 = L + V1/2 + V1/3
Ah bon ? Il est vrai que cela fait un moment que je ne manipule plus d’équation …. Pourtant des maths modernes je n’ai fait que ça ! 😏
Dans le doc original il y a les indices.
Je n’ai pas réussi à les remettre ici.
Par exemple :
V1 = L + V1/2
est à lire :
V (indice 1) = L + (V (indice 1) / 2)
Daniel :
« Un petit détail me chagrine dans votre explication de physicien quand vous dites : « l’atmosphère réémet du rayonnement infrarouge dont la moitié vers le haut et la moitié vers le bas »
Vous oubliez que dans la troposphère, la température, hors phénomènes météo particuliers, décroît régulièrement avec l’altitude. C’est le gradient thermique adiabatique qui dépend de la pression atmosphérique. »
Vous m’avez mal lu : Non ce n’est pas MON explication, je commentais juste l’explication donnée au TP par le climatologue engagé par la MAIF. C’est LUI qui ne tient pas compte de ce que vous dites.
JC (#117), al gore a dit que la compréhension de l’effet de serre atmosphérique ( qui n’est certes pas l’effet de serre que tout un chacun connait dans son jardin) était compréhensible par toute personne ayant un niveau scolaire élémentaire…et depuis parce que le camp du bien ne peut pas avoir dit de connerie, il a fallu concevoir une experience qui prouve si possible avec un machin qui ressemble à une petite serre, c’est souvent surprenant et hors sujet .. ici c’est certes assez différent, ça veut prouver que les sceptiques sont des andouilles à partir d’une hypothèse erronée sur ceux ci…mais ça respecte la tradition générale. ça ressemble à une serre, il y a des thermomètres ..
Oui il faut peut être pas un psychiatre mais certainement un psychologue…Al gore dit souvent des conneries les gars…
Non ce n’est pas trivial du point de vue quantitatif, le seul qui compte vraiment.
alors criminaliser les sceptiques…
Il me semble trivial que l’augmentation dans l’atmosphère d’un gaz ayant la propriété d’absorber des ir va modifier le refroidissement de atmosphère. L’intuition va dans le sens d’un réchauffement mais pour quantifier le truc, sans faire d’hypothèse..bien le bonjour.
Daniel (#119),
Belle brochette arguments (soi-disant) sceptiques parmi les plus débiles et les plus imbéciles qu’on puisse trouver, scientifiquement parlant.
Bravo !
JC (#117),
C’est « expliqué » dans le mémoire de Dufresne. C’est une contingence historique.
Fourier (et Arrhenius) a sous estimé l’importance de la convection par rapport à l’effet de « piégeage » des radiations dans une serre et en a déduit l’existence de « l’effet de serre » atmosphérique. Fourier a eut une intuition absolument géniale, et Arrhenius, qui était loin d’être un crétin non plus, a continué a poser sur ces bases des éléments essentiels de nos connaissances de ce sujet . Dufresne ne peut pas les bazarder comme ça d’un coup de tête pour quelques « détails » de second ordre. Tout devrait aller pour le mieux dans le meilleur des mondes possible, habité que par des Fourier, des Dufresne et des Tsih, mais c’est pas le cas.
JC (#113),
Superbe avancée pour la science ! Je pense que même l’homme de Neandertal en avait pleinement conscience.
D’ailleurs que le liège soit noir, blanc ou vert, ce constat eut été le même.
La conclusion de Poitou est
Encore eut-il fallut tenir compte de la quantité ajoutée, de la dispersion dans toutes les directions, sans compter les « fuites naturelles » existantes et éliminées de l’expérience par le confinement.
Et donc, ajouter des vitres supplémentaires mais d’une finesse telle que le montage de la boite ne serait pas possible sans les briser.
Alors, un élève pose la question : « Et si on remplaçait la vitre par un film plastique transparent ? ». Patatras, la démarche pédagogique s’effondre et le cours dérape.
– on doit mettre quelle marque ? Un film pour micro onde.
– mais alors, le micro onde, c’est comme l’effet de serre ? Heu, non, c’est l’inverse. Les parois n’absorbent rien, c’est le contenu. Mais un four peut…
– à quoi sert le film plastique alors ? A ne pas assécher le plat, mais bon, je l’ai dit, on se fiche de la convection !
– c’est comme courir avec un poncho fermé, alors ? Ha non, pas un poncho : la lumière ne passe pas le tissu.
– et on a aussi chaud quand il pleut ! Parce que le poncho isole…
– il n’isole pas, il empêche de suer. ….
Elle est nulle, l’expérience du prof !
JC (#113), Les vitres dans le vide sont effectivement opaques aux infra-rouges et se comportent donc comme des surfaces noires. Elles rayonnent donc pour moitié vers le haut et vers le bas.
. Le dioxyde de carbone absorbe une bande limitée autour de 660cm-1. http://www.cjoint.com/c/GIull6MeHzA
L’atmosphère, elle n’est pas un corps noir dans l’infra-rouge. Elles partiellement transparente dans
Le modèle avec vitre ne s’applique pas.
Il s’applique d’autant moins que les molécules de CO2 qui absorbent un photon IR au voisinage du sol perdent immédiatement leur énergie par collision. Elle n’émettent pas, ni vers le haut, ni vers le bas. Elles réchauffent l’azote, l’oxygène, l’argon… qui n’émettent rien à ces températures là. Toute l’absorption dans la bande d’absorption du CO2 se fait dans les quelques mètres au voisinage du sol.
Augmenter la pression partielle de CO2 n’élargit pas beaucoup la bande d’absorption et ne réduit donc pas beaucoup l’émission d’IR vers l’espace (et n’augmente donc pas beaucoup le réchauffement local de l’air). Depuis le sol la chaleur reçue du soleil est évacuée principalement sous forme de chaleur latente (88W/m2) et de chaleur sensible (24W/m2) et transportée matériellement par l’air chargé de vapeur d’eau jusqu’au niveau des nuages. L’effet radiatif du dioxyde de carbone ne joue que sur une faible fraction des 53W/m2 évacués par radiation IR. Ce qui est bloqué par l’augmentation de l’absorption IR, s’évacue par augmentation de la conduction et de l’évaporation.
Bernnard (#120),
« Mais le rayonnement qu’il soit IR, visible, ou autre, concerne le transport de l’énergie (pas forcement sous forme de chaleur) et il peut aller aussi bien vers le bas. En fait, une molécule excitée se désactive en émettant un rayonnement énergétique dans toutes les directions. »
Le rayonnement quel qu’il soit, au travers du vide ou de milieux transparents, c’est l’émission de photons, par le phénomène appelé « rayonnement du corps noir ». Max Planck trouva les fondements de la mécanique quantique en essayant de résoudre les contradictions du rayonnement photonique avec la mécanique newtonienne.
L’énergie thermique d’un corps se diffuse uniformément dans l’espace. Les mécanismes de répartition d’énergie se font par contact direct, convection ou rayonnement. Il y également le transfert de chaleur latente lors des changements d’état (liquide -> gaz par ex.).
Cette dissipation d’énergie thermique se produit de façon dissymétrique par rapport au temps, et se fait toujours du corps le plus chaud (celui dont la température est la plus élevée) vers le corps le plus froid. Ce phénomène est formalisé dans le second principe de la thermodynamique. Rudolf Clausius a démontré, dès 1850, que le second principe s’applique également aux échanges de chaleurs portés par les radiations infra-rouges. Il écrit :
« De la même manière, en ce qui concerne la radiation ordinaire de la chaleur, il est évidemment bien connu que non seulement les corps chauds irradient vers les froids mais aussi que les corps froids irradient vers les chauds. Néanmoins, le résultat général de ce double échange simultané de chaleur se traduit toujours, comme cela est établi par l’expérience, en une augmentation de la chaleur du plus froid aux dépens du plus chaud. »
L’effet de serre, tel imaginé par Arrhénius, EST un transfert de chaleur radiatif infra-rouge, donc photonique. En aucun cas, un gaz plus froid peut transférer de la chaleur vers un corps plus chaud, que ce soit par contact (mécanique) ou rayonnement IR (photonique) plus long, car plus froid, tel qu’il est argumenté par le GIEC.
amike (#128),
lol. Cela me fait penser a mon service militaire. Il était expliqué dans le manuel TTA comment se protéger d’une explosion atomique avec un poncho !
Paul Aubrin (#129),
« Les vitres dans le vide sont effectivement opaques aux infra-rouges et se comportent donc comme des surfaces noires. Elles rayonnent donc pour moitié vers le haut et vers le bas. »
Cet argument n’est pas valable. L’air sec est à 1 atm et + 15 °C n’est pas très bon conducteur. Sa conductivité thermique est de 0,025 W.m-1.K-1 comparée à celle du verre de 0,93 W.m-1.K-1.
Quand vous touchez le pare-brise d’une voiture restée au soleil par l’intérieur de l’habitacle, vous constatez qu’il est à la température ambiante extérieure alors que le tableau de bord sombre est brûlant et que l’air intérieur est surchauffé.
Cette simple expérience scientifique que vous avez pu réaliser cet été en France, mais pas dans les pays nordiques
, démontre que l’augmentation de chaleur du pare-brise causée par les infra-rouges émis par les parties chaudes et par l’air de l’habitacle sont évacués quasi-instantanément vers l’extérieur moins chaud respectant ainsi le second principe, et non vers l’intérieur (en violation).
Si la vitre était brûlante, donc d’une température supérieure à celle de l’air et des parties sombres de l’habitacle, et seulement dans ce cas, il pourrait y avoir un rayonnement infra-rouge « vers le haut et vers le bas ».
Mais l’expérience démontre que ce n’est pas le cas. Il faut arrêter « d’avoir la foi » mais plutôt penser « science expérimentale »
Daniel (#132),
Le raisonnement par la « radiation du CO2 vers le haut et vers le bas » n’est une explication ni pour la voiture, ni pour l’expérience de De Saussure, ni pour l’atmosphère. L’atmosphère n’est pas un corps noir (surface noire), l’évaporation et la convection créent des fuites qui n’existent pas dans la voiture ou la boîte de De Saussure fermée, et encore moins avec des plaques de verre dans le vide. Et ces fuites peuvent augmenter quand la température du sol augmente.
L’analogie de l’atmosphère avec la boîte de De Saussure est tellement approximative qu’elle ne permet aucune transposition utile d’idées. Les calculs que l’on fait en considérant l’atmosphère comme un corps noir, alors qu’elle est partiellement transparente dans l’IR, et qui négligent les deux plus importants phénomènes d’évacuation de la chaleur n’ont pas de sens.
Par ailleurs, dans la basse atmosphère, le CO2 n’a pas le temps de se désactiver par rayonnement.
Paul Aubrin (#133),
La montée en température d’une serre de jardin (ou d’une voiture) n’est pas due au rayonnement infra-rouges piégés par les vitres, comme l’a démontré en 1909 Robert W. Wood, en remplaçant tout simplement le verre par une vitre en chlorure de sodium qui ne les filtre pas, avec une température quasi identique dans la serre !
Wood explique que le l’élévation de température se fait par contact avec les surfaces sombres réchauffées par les rayons solaires et ensuite par convection. L’air plus chaud monte et est remplacé par un air plus froid. Dans un sauna comme dans une serre fermée ou comme dans une voiture l’air est plus chaud en haut qu’en bas.
Dans une maison l’hiver avec un simple vitrage, du givre peut se former à l’intérieur même si le température de la pièce est positive quand la température extérieure est négative. Le contact de l’air chaud intérieur humide avec la vitre froide, car en contact avec l’air froid extérieur, montre qu’il n’y a pas back-radiations de chaleur des vitres froides vers l’intérieur chaud contraire au second principe, mais une déperdition calorique vers l’extérieur comme le démontre la « facture énergétique »
L’équation qui défini que la chaleur va toujours du point le plus chaud vers le plus froid et jamais l’inverse est simple : q = – C . grad T.
– « q » est le vecteur qui mesure la densité du flux de chaleur.
– « grad T » est le vecteur qui décrit la différence de température entre les deux points entre lesquels se fait le transfert de chaleur, situé à une distance L et dont les températures sont T1 et T2.
– Le vecteur « gradT » a pour longueur (T2-T1)/L. Il a le sens de (T2-T1).
– « C » est la conductivité thermique de l’atmosphère qui est toujours positive ou nulle. Elle dépend de la pression atmosphérique et du taux d’humidité. Comme je l’ai dit plus haut, l’air sec est à 1 atm et + 15 °C n’est pas très bon conducteur. Sa conductivité « C » est de 0,025 W.m-1.K-1 comparée à celle de l’eau qui est de 0,6 W.m-1.K-1 et celle du verre de 0,93 W.m-1.K-1 .
Le vecteur « flux de chaleur » est toujours de sens opposé au vecteur « gradient de température ». Pour que « q » soit positif il faut que « gradT » soit négatif, c’est à dire que T2 < T1 ou plus simplement que le point d'arrivée soit plus froid que le point de départ ou encore, que la chaleur aille toujours du plus chaud vers le plus froid.
Pour conclure, Robert W. Wood explique que même si l’effet de serre radiatif existe, il est impossible de le mesurer à cause de la convection et il est de toutes façons extrêmement faible par rapport à a convection. Il écrit en 1909 :
« ..Il est nécessaire d’être précautionneux quant au piégeage du rayonnement (infra-rouge) en concluant que la température de la Terre est affectée par l’atmosphère… Il me semble très douteux que l’atmosphère puisse se réchauffer notablement en absorbant les radiations (infra-rouges) émises par les sol, même dans les situations les plus favorables. »
Faisons simple.
Voici l’illustration de l’exp de Woods.
La même T° est enregistrée dans les deux boites alors que le halite laisse passer tous les IR et que le verre en retient une partie.
Ma question : Pourquoi les IR retenus dans la boite avec la plaque en verre ne contribuent-ils pas à la chauffer ?
Ma réponse envisagée : les IR chauffent bien la boite mais si faiblement que le différentiel de T° n’est pas enregistré sur le thermomètre.
C’est la bonne réponse ou je me trompe ?
Paul Aubrin (#129),
Idiotie et Ignorance crasse de la physique statistique.
Bien sûr que le CO2 émet du rayonnement dans toutes les directions tout simplement parce qu’à température non nulle toute matière émet du rayonnement selon l’intensité donnée par la loi de Planck et particulièrement ici le CO2 dans sa bande des 15 microns.
Oui, il n’a généralement pas le temps de ré-émettre le photon qu’il vient éventuellement d’absorber à partir du sol avant de subir une collision et ainsi perdre non radiativement l’énergie qu’il vient de recevoir mais ceci ne signifie en rien qu’il n’émet pas d’IR. Il ne vous a jamais effleuré l’esprit que le CO2 non excité de l’air (la majorité à un moment donné) subit lui aussi des collisions avec N2 et O2 qui de temps en temps lui transmettent de l’énergie et le mettent dans un état excité de vibration-rotation, suite de quoi il émet de L’IR !!!
Les échanges d’énergie par collisions entre N2 ou O2 et le CO2 ont évidemment lieu dans les deux sens. C’est ce qui s’appelle la thermalisation et qui assure l’équilibre thermodynamique.
Je renonce à relever toutes les autres inepties qui apparaissent depuis deux jours sur ce fil, c’est sidérant !
Vous croyez vraiment sans sourciller que les pro qui font la théorie et les calculs de l’effet de serre sont tombés de la dernière pluie comme vous !
C’est consternant.
tsih (#136),
Feriez mieux de garder votre consternation pour ça :
Le point essentiel est [que le gradient thermique] est indépendant des échanges radiatifs.
(http://www.lmd.jussieu.fr/~jld.....mi2010.pdf, p7)
Pas de la dernière pluie et ça pèse des milliards.
phi (#137),
Même pas un centime, tous ceux qui connaissent le sujet comprennent bien ce que Dufresne, qui n’est pas tombé de la dernière pluie, lui, veut précisément dire par là.
Les autres lui font dire ce qu’ils veulent et ça à la rigueur, ça m’eut consterné, comme disait Fernand Raynaud, mais ça ne me consterne plus.
tsih (#138),
Bon, ça va Tsih. Vous savez très bien, si vous connaissez le sujet, que la théorie quantitative de l’effet de serre repose sur ce postulat et que, si vous avez la moindre notion de thremodynamique, ce postulat est plus inepte que tout ce que vous pouvez lire sur ce fil.
phi (#139), vous pensez vraiment que tsih n’a pas la moindre notion de thermodynamique?
A force de lire des trucs comme ça…
lemiere jacques (#140),
Comme je l’ai déjà dit la « thermodynamique » dont parle phi, c’est peut-être celle d’un monde parallèle où une autre physique est à l’oeuvre. En tout cas dans notre monde, personne, absolument personne ne la connait et ne sait de quoi ça parle. D’ailleurs phi ne le sait probablement même pas lui-même, mais s’il le sait il pourrait déjà commencer par écrire et publier un manuel où il expose ses « lois » à la communauté scientifique pour qu’elle puisse sortir de son ignorance et de ses inepties.
tsih (#141), pour être honnête je pense que la thermodynamique est souvent mal enseignée, je ne sais pas, par exemple elle souffre des calculs sur les gaz souvent fait en introduction où la question des émissions radiatives n’est pas abordée, il me semble que c’est là en partie ce qui se paie.
En outre trop d’exercices d’application purement théoriques..
J’avais laissé tomber les cours dès le second principe mais bon ça dépend sans doute de l’enseignant.
Il faudrait aussi commencé par une discussion quasi philosophique.du genre pourquoi quand on sait qu’à échelle microscopique le monde est si bordélique et indescriptible, le monde macroscopique est en général déterministe et descriptible par un nombre réduit de variable…quand on voit que la tentation de suivre les photons à la trace réapparaît de temps à autre…
Je pense que certains en font trop dire aux gradients thermiques et gradient adiabatique, il faut être plus modeste dans les conclusions. l’air n’est pas statique pourtant vous ne voyez jamais un simple schéma incluant la dynamique de l’atmosphère comme si des moyennes temporelles et géographiques fussent elles de temperature thermodynamique seraient si facilement interprétables et devaient répondre à des lois qui ne les concernent pas. On voit aussi rarement abordé la question de l’échelle des phénomènes dans la circulation…on ne démêle plus ce qui est physiquement trivial du fait de la théorie et ce qui est trivial parce qu’on le voit! pour avoir un schéma de circulation de l’atmosphère assez bon il a fallu l’observer. la simple réflexion ne suffit pas.
J’ai l’avantage d’etre ignare moi aussi en la matière..mais même moi j’ouvre des yeux ronds.
Je ne comprends pas où veulent en venir certains ici.. quand freeman dyson vous parle des modèles curieusement il n’invoque pas ce genre de chose..vous n’êtes donc pas le seul idiot.
lemiere jacques (#140),
Mais non. Tsih est seulement d’une extraoridinaire mauvaise foi.
Le lien entre gradient thermique et flux de chaleur est juste aussi solide que celui qui relie force et masse dans un champ gravitaire. On est là dans les toutes premières bases de la thermo.
C’est probablement peine perdue mais je tente une petite explication de texte.
Dufresne : Le point essentiel est que le gradient thermique est indépendant des échanges radiatifs.
Tsih : tous ceux qui connaissent le sujet comprennent bien ce que Dufresne, qui n’est pas tombé de la dernière pluie, lui, veut précisément dire par là.
Tsih n’essaye pas de contester l’ineptie manifeste de l’affirmation, il dit qu’il faut connaître le sujet pour en comprendre le sens caché. Tout ça sans la moindre argumentation. C’est de l’ocultisme : le savoir profond de l’initié voilé derrière la banale ineptie des formules.
Enfin, bon, tout ça est plutôt déprimant, les gourous ont encore de beaux jours devant eux.
Et quelle serait la réponse des différents spécialistes de la thermodynamique présents ici à ma petite question (message 135) ?
JC (#145),
Deux remarques, la t° dans la boite est essentiellement liée au réchauffement de l’air par conduction (peignez les parois en noir ou en blanc et vous verrez !). D’autre part vous oubliez les IR entrant, en fait la t° dans la boite avec halite est légèrement plus chaude.
JC (#145),
+1
A mon avis il n’est nul besoin d’être spécialiste en thermodynamique pour comprendre le fonctionnement de l’expérience avec triple vitrage ou même la vôtre.
Plutôt que de s’embarquer sur je ne sais quel effet de serre qui simulerait m’atmosphère, on peut considérer le dispositif comme une paroi isolante multicouche avec la source chaude constituée par, dans l’expérience précitée, le liège noir.
La paroi est un isolant, les échanges de chaleur se font :
1/ par conduction à travers les couches d’air humide, donc conductrices, et les vitrages, le verre est bon conducteur.
2/ par mouvements de convection au sein même de chaque lame d’air (des boucles de convection apparaissent au delà 12 mm d’épaisseur pour l’air) mais aussi par les rainures des vitrages qui sont loin d’être étanches aux fuites (le blocage des lames d’air est loin d’être total).
On obtient un profil de température au sein de la paroi multicouche et donc des températures différentes pour chaque lame d’air.
Le blocage du rayonnement par le verre doit jouer au mieux sur des pouillèmes de °C.
Si j’ai dit des bêtises, n’hésitez pas à me reprendre.
JC (#145),
On peut supposer que la halite ne se refroidissant pas radiativement soit plus chaude que le verre et donc que la convection à l’intérieur de la boîte avec halite soit moins performante. Cela pourrait expliquer la faible différence des températures entre les deux cas.
Curieux (#146),
J’ai déjà répondu à cette remarque il y a quelques mois. Woods l’avait noté et donné votre interprétation mais je pense qu’en vertu du principe de Pauli et du 2e de la thermodynamique les IR entrant ne peuvent « chauffer » l’intérieur qui est déjà plus « chaud » que l’énergie qu’ils transportent.
Par contre, le verre n’arrête pas que les IR, il filtre aussi les UV, on ne bronze pas dans une voiture aux vitres fermées, même si on peut attraper un « coup de chaleur ». C’est, à AMHA, la raison de l’égalité des températures lorsqu’une vitre extérieure est interposée entre le flux solaire et les deux enceintes.
Mais votre interprétation générale est la bonne, il n’y a pas d' »effet de serre » au sens carbo-crédule dans une serre, qu’elle soit en verre ou en plastique.