1S-I.3-Act-Loi de Wiem

1ère S Observer I.3
Couleurs et sources de lumière
Activité
L
La
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Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien (né le 13 janvier1864 à Fischhausen, PrusseOrientale - 30 août1928 à Munich) était un physicienallemand.Il a reçu le prix Nobel de physique de
1911 « pour ses découvertes sur les lois du rayonnement de la chaleur ».
Wilheim Wien a montré que tout corps noir en équilibre thermique
constante
émet un rayonnement de spectre continu présentant un maximum λ max =
T
d’intensité lumineuse pour une longueur d’onde maximale telle que :
Avec λmax en m, T en Kelvin (K) et la constante exprimée en m.K.
La loi de déplacement de Wien montre que lorsqu’on chauffe un corps, son spectre
d’émission se décale vers le violet.
La pyrométrie est une technique permettant de déterminer, sans contact, la température de
surface d’un corps chauffé. Pour cela un capteur enregistre le spectre d’émission du corps dont on
veut connaître la température, la longueur d’onde maximale est déterminé soit par le pyromètre soit
par l’expérimentateur. La loi de Wien permet ensuite de déterminer la valeur de la température.
-I- Etalonnage du pyromètre, détermination de la valeur de la
constante.
On réalise dans un premier temps des mesures de longueurs d’onde maximale à partir de corps
chauffés à une température connue avec précision.
On peut alors tracer la courbe λmax = f(1/T) et en déduire la valeur de la constante.
Les mesures effectuées sont les suivantes :
1227
1727
2227
2727
3227
3727
4227
4727
5227
θ (°C)
-7
14,5
11,6
9,66
8,28
7,25
6,44
5,80
5,27
λmax (x10 m) 19,3
1. Calculer les valeurs des températures T en Kelvins.
2. En utilisant un tableur (Excel, Synchronie,…), tracer la courbe λmax = f(1/T).
3. Quel est le type de courbe obtenue ?
4. En utilisant l’introduction de l’activité et la courbe obtenue, déterminer la valeur de la
constante qui intervient dans la loi de Wien.
La valeur théorique de cette constante est 2,898.10-3m.K. Le pyromètre est convenablement étalonné
si l’erreur relative entre la valeur théorique de la constante et la valeur obtenue expérimentalement
(question 4) est inférieure à 5%.
5. Calculer l’erreur relative et conclure sur l’étalonnage du pyromètre.
Donnée : Erreur Relative =
valeur thérique − valeur exp érimentale
× 100
valeurthéorique
6. Justifier l’affirmation « lorsque la température augmente, le spectre d’émission se décale vers
le violet » en utilisant la loi de Wien.
-II- Utilisations du pyromètre.
Le pyromètre convenablement étalonné est utilisé pour déterminer la température du filament
d’une lampe à halogène. La longueur d’onde maximale donnée par le pyromètre est de 905nm.
7. En déduire la température du filament en utilisant les résultats précédents.
8. La température de surface du soleil est de 5780K, quelle sera la longueur d’onde maximale
affichée par le pyromètre. La radiation associée à cette longueur d’onde appartient-elle au
domaine du visible ?
j∞f
La vérité est ce qui passe l'épreuve de l'expérience.