Voir la source de Lumière, couleurs et chaleur

{{Tuto Details
|Main_Picture=Lumi_re__couleurs_et_chaleur_170px-Sch_ma_de_l_exp_rience-aluminiumNoir.jpg
|Licences=Attribution (CC-BY)
|Description=La lumière du soleil chauffe, mais toutes les surfaces chauffent-elles autant ?
|Disciplines scientifiques=Earth Sciences, Optical
|Difficulty=Easy
|Duration=30
|Duration-type=minute(s)
|Tags=Climat, Réchauffement climatique, Urbanisme, Aménagement, Habitat, Albédo, Réflexion et absorption de la lumière
}}
{{Introduction
|Introduction=Avec le réchauffement climatique, les épisodes de canicule sont de plus en plus fréquents et affectent les populations, en particulier dans les villes. Pourquoi les couleurs et les matériaux utilisés dans la construction sont-ils essentiels pour comprendre et pour limiter l'augmentation de chaleur dans les habitations ?
}}
{{Materials
|ItemList={{ItemList
|Item=Papier
}}{{ItemList
|Item=Aluminium
}}{{ItemList
|Item=Feutre de couleur
}}{{ItemList
|Item=Ruban adhésif
}}{{ItemList
|Item=Ciseaux
}}{{ItemList
|Item=Carton
}}{{ItemList
|Item=Projecteur
}}
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Réunir le matériel
|Step_Content=*un projecteur (spot) ou une journée ensoleillée
*deux plaques de carton
*du papier blanc (et si possible du papier noir)
*du papier aluminium
*un feutre	noir
*une paire de ciseaux
*du ruban adhésif
*en option : d'autres matériaux et couleurs : ardoise, tuile, caoutchouc, tissu, bois...
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Préparer le matériel
|Step_Content=*Découper deux bandes de papier blanc (ou si l'on a du papier noir, découper une bande de papier blanc et une de papier noir), et	deux bandes de papier aluminium de même taille (par exemple 15cm x	3 cm)
*A l’aide du marqueur,	colorier	en noir	l’une	des bandes de papier blanc et	l’une des bandes d’aluminium (sur une seule face)
*Avec l’adhésif, coller les quatre	bandes de papier côte à côte sur une plaque de carton sans	qu’elles se touchent, en plaçant les faces coloriées en noir	vers le haut
}}
{{Tuto Step
|Step_Title=Réaliser l'expérience
|Step_Content=*Placer la plaque de carton sous le projecteur allumé ou	au soleil
*Installer la deuxième plaque de carton, légèrement surélevée, au dessus de la première pour que la moitié des bandes soient à l'ombre.
*Si l'on dispose d'autres matériaux à tester, les placer également sous la lumière.
*Attendre au	moins 15	minutes, puis éteindre le projecteur. Retirer la plaque de carton du dessus. Comparer la température des bandes en les touchant du bout des doigts, auniveau des parties restées à l'ombre puis des parties qui ont été éclairées.
*Si l'on se trouve à l'extérieur par une journée ensoleillée, toucher les différentes surfaces aux alentours, observer leur couleur et les matériaux qui les composent, comparer leur température, si possible à l'ombre et à la lumière : route en bitume, sol en béton, muret en pierres, clôture en bois, herbe...

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}}
{{Notes
|Observations=Après plusieurs minutes d’exposition aux rayons lumineux, les différentes bandes de papier et d’aluminium n’ont pas la même température. Le papier est devenu plus chaud que l'aluminium, et les bandes coloriées en noir sont plus chaudes que celles de couleur claire. Les parties des bandes de papier qui étaient placées à l'ombre sont restées nettement plus froides que celles situées à la lumière. Les parties des bandes d'aluminium qui étaient dans l'ombre sont aussi chaudes que celles qui ont été placées à la lumière. D'autres matériaux, comme l'ardoise ou  la pierre, sont devenus très chauds, y compris les parties situées à l'ombre.
|Avertissement=Cette expérience ne peut pas fonctionner avec des lumières dites « froides », comme les lampes à LED ou les néons, dont la lumière ne dégage que très peu de chaleur.
|Explanations=Les couleurs sombres absorbent plus la lumière, elles chauffent donc plus rapidement que les couleurs claires. Certains matériaux capturent et conservent mieux la chaleur que d’autres. 

Certains matériaux comme métal (ici l’aluminium), ou la pierre (comme l'ardoise), une fois chauffés, permettent mieux à la chaleur de se propager que le papier, on dit que ces matériaux sont de bons conducteurs de chaleur. Leurs parties placées à la lumière ont transmis leur chaleur aux parties situées à l'ombre. Les matériaux qui conduisent mal la chaleur, comme le carton, ou le papier, sont appelés isolants. Seules leurs parties éclairées chauffent, tandis que leurs parties restées à l'ombre restent fraîches.
|Deepen=Lorsqu’une surface est exposée à la lumière du soleil ou à autre une source lumineuse chaude, elle renvoie une partie la chaleur contenue dans les rayons lumineux : on dit qu’elle réfléchit une partie de la lumière. Mais elle absorbe aussi une partie de la chaleur, ce qui augmente sa température. Cette augmentation de température sera plus ou moins importante selon la couleur et la matière de la surface éclairée. Les surfaces de couleur claire (ici la papier blanc  et l'aluminium clair) réfléchissent plus la lumière, et donc accumulent moins vite la chaleur que les surfaces sombres. Ce phénomène est appelé « albédo ». 

Certains matériaux, comme la pierre ou le bitume qui recouvre les routes, absorbent et conservent plus longtemps la chaleur que d’autres matériaux comme le papier, le tissu ou le bois.
|Applications=Les bâtiments et les toitures de couleur sombre emmagasinent plus de chaleur que ceux de couleur claire. Les toitures sombres, en ardoise ou goudronnées, chauffent plus vite et restent chaudes plus longtemps que les toits couverts de tuiles claires ou les toits végétalisés (couvertes d'herbes). 

C’est pour cette raison que les habitations et les toits sont souvent de couleur claire dans les régions très exposées au soleil et à la canicule, comme c’est le cas en Grèce par exemple. 

Au contraire, on utilisera plutôt des couleurs sombres et des matériaux qui accumulent et conduisent mieux la chaleur dans les équipements qui utilisent l’énergie solaire pour produire de la chaleur, tels que les chauffe-eau solaires. L'aluminium, qui réfléchit fortement la lumière, est utilisé pour fabriquer des dispositifs qui concentrent les rayons lumineux et la chaleur vers un même point, comme dans les fours solaires.


Dans les villes, les grandes étendues de béton ou de bitume, comme les routes, les parkings, certaines cours d’école, les grandes places et les grands ensembles d’immeubles, deviennent des îlots de chaleur urbains (ICU). Ces zones forment des « bulles de chaleur », où il peut être très pénible de vivre, car elles chauffent beaucoup durant la journée, et la nuit elles ne se rafarichissent que très peu, et libèrent la chaleur accumulée durant la journée. Ce phénomène devient de plus en plus problématique avec l’augmentation des températures causée par le réchauffement climatique. *


Pour limiter les îlots de chaleur dans les villes, il existe différentes techniques. Le plus efficace est de conserver ou de créer des points d’eau et des zones boisées ou végétalisées (pelouses, toitures végétales), de favoriser une bonne circulation naturelle de l’air, et d’utiliser pour les constructions des matériaux qui réfléchissent beaucoup les rayons du soleil sans accumuler la chaleur.
|Related=* Absorption	de la lumière

* Isolation	thermique
* Aluminium	et noir dans les équipements solaires
* Noir	ou blanc ?
* Chauffe-eau	solaire
|Objectives=* Montrer	que	les surfaces exposées au soleil ne se réchauffent pas de la même	manière en fonction de leur couleur et de leur matériau
* Aborder	les	notions de lumière réfléchie et absorbée
* Comprendre	le lien entre l’absorption	de l’énergie lumineuse et l’augmentation de chaleur
* Faire	le lien avec les	problématiques liées au réchauffement climatique, la fonte des	glaces, la construction et les	îlots de chaleur urbains, les	équipements à énergie solaire thermique.
|Animation=Il est intéressant de proposer cette expérience dans le cadre d’animations consacrées au réchauffement climatique et à ses enjeux, à l’écoconstruction, aux énergies renouvelables ou encore à l’aménagement des villes.

L’expérience peut servir d’introduction à un défi-climat, où les participants devront formuler des propositions pour limiter l’augmentation de température dans un environnement urbain.
}}
{{Tuto Status
|Complete=Published
}}