L'énergie thermique se déplace des objets chauds vers les objets froids par conduction, convection et rayonnement. De ces trois, seul le rayonnement ne nécessite pas de contact; le soleil réchauffe la Terre parce que son rayonnement thermique traverse l'espace vide. Tout objet chaud, comme le soleil, un grille-pain ou le corps humain, dégage cette énergie, appelée rayonnement infrarouge, ou I.R. Des expériences simples vous montrent comment cela fonctionne.
Radiomètre
Un radiomètre, disponible dans les magasins de sciences pour quelques dollars, montre l'énergie inhérente au rayonnement infrarouge. Il a une enveloppe en verre scellée, comme une ampoule claire, contenant un vide partiel. A l'intérieur de l'enveloppe, quatre palettes carrées, avec une face noire et une face blanche, se balancent sur un roulement à aiguilles. Lorsque vous éclairez le radiomètre, le côté noir se réchauffe plus que le côté blanc. Les molécules d'air rebondissent des deux côtés, mais l'énergie thermique du côté noir les fait pousser plus fort. Cela fait tourner les aubes dans la direction du côté blanc. Placez le radiomètre en plein soleil et voyez à quelle vitesse il tourne. Ensuite, éloignez-le de la lumière directe du soleil et observez qu'il se déplace plus lentement.
Tissu coloré à la lumière du soleil
Trouvez plusieurs articles en tissu, tels que des chemises ou des serviettes, de différentes couleurs. Posez-les sur une surface solide et plane à la lumière du soleil. Après 15 à 20 minutes, palpez chacun et notez lequel est le plus chaud. Parce que les couleurs sombres reflètent le moins la lumière du soleil, elles absorbent le plus de chaleur. Les couleurs claires reflètent le plus la lumière du soleil et restent donc plus fraîches.
Tasses colorées dans l'obscurité
Rassemblez cinq tasses à café, identiques à l'exception de la couleur. Faites couler l'eau chaude d'un robinet pendant une minute ou deux, jusqu'à ce qu'elle atteigne sa température maximale. Remplissez les tasses d'eau chaude et déplacez-les dans une pièce sombre et fraîche. Placez un thermomètre dans chacun et attendez 20 minutes. Lisez le thermomètre dans chaque tasse et comparez les températures et les couleurs. Les couleurs les plus sombres devraient être les plus froides car, tout comme elles absorbent mieux l'énergie thermique, elles rayonnent également l'énergie thermique plus efficacement que les couleurs claires.
Tube solaire
Procurez-vous un ballon « tube solaire » et sortez-le à l'extérieur par une journée calme et ensoleillée. Le ballon mesure plusieurs pieds de long et est fait de plastique foncé. Gonflez-le à l'ombre avec de l'air frais. Fixez un fil de cerf-volant au ballon et emmenez-le dans un endroit ensoleillé. Tenez-vous à la ficelle. Finalement, le rayonnement thermique du soleil provoquera la dilatation de l'air à l'intérieur, faisant s'élever le ballon du sol. L'air plus chaud à l'intérieur a moins de densité que l'air extérieur, donc le ballon flotte.