Chaleur et couleur

De Wikidebrouillard.

Article incomplet en cours de rédaction

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Sommaire

1 Présentation de l'expérience
2 Matériel
3 L'expérience
- 3.1 La manipulation
- 3.2 Que voit-on ?
4 Explications
- 4.1 De manière simple
- 4.2 Allons plus loin dans l'explication
5 Liens avec d'autres expériences
- 5.1 Expériences sur Wikidébrouillard
- 5.2 Autres expériences
6 Applications : liens avec le quotidien
7 Catégories

Présentation de l'expérience

Pourquoi la chaleur influe-t-elle sur la couleur du métal?

Matériel

Une bougie
Du fil de fer
Des allumettes

L'expérience

La manipulation

Faire une torsade avec les fils de fer.
Allumer la bougie.
Exposer les fils de fer à la flamme de la bougie.
Faire descendre les fils de fer jusqu'à la partie bleue de la flamme.
Enlever les fils, puis les replacer dans la flamme.

Que voit-on ?

Quand on expose les fils de fer à la flamme, on remarque un changement de couleur : ils deviennent rouges. Quand on fait descendre les fils dans la flamme, ils passent du bleu au blanc.

Explications

De manière simple

Le métal chauffé prend différentes couleurs. En réalité, il prend une couleur bien précise pour une température donnée. Pourquoi telle couleur est associée à telle température?

L'augmentation de la température crée une agitation des atomes, ils se choquent les uns les autres et cela excite leurs électrons : dans certains cas, un électron récupère de l'énergie venant du choc. Ensuite, l'électron reperd cette énergie, en émettant un photon.

Plus la température est élevée, plus le mouvement est puissant, plus l'énergie des chocs est grande, et plus les électrons sont excités. Donc l'énergie lumineuse augmente avec la température. Or la couleur d'un photon correspond à son énergie. Un photon infra-rouge (IR) a moins d'énergie qu'un photon rouge, qui en a moins qu'un jaune, qui en a moins qu'un bleu, qui en a moins qu'un ultra-violet... À température ambiante, les photons émis sont infra-rouges et invisibles. En augmentant la température, un mélange de photons IR et de photons rouges commence à être émis (cas du fer porté "au rouge"), puis en montant encore on obtient un mélange IR/rouge/jaune (on voit une couleur orangée), puis un mélange de tout le spectre visible (on voit du blanc), puis un mélange vu comme bleu, etc.

Allons plus loin dans l'explication

On peut associer le phénomène du métal chauffé à l'observation des astres. On peut en effet déterminer la température des étoiles dont on connaît la couleur. Par exemple une étoile bleue comme Rigel a une température de surface de 20000°C.

Température de couleur sur Wikipédia