Physique, lisible pour tous
Des Joules en trop

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Surplus de Joules

La terre est en surplus énergétique. Contrairement au commerce international, un pays qui a une balance commerciale excédentaire (en surplus) est une bonne chose. Mais pour la terre, cette énergie excédentaire s’accumule depuis un siècle en chaleur.

Trois Questions (à répondre sur Google)

Q1: Évaluez en zettajoules/an le surplus énergétique terrestre ( earth energy imbalance ). Utilisez les plus récentes évaluation du bilan énergétique: 1.3 Wm −2Wm^{-2}, intensité évaluée au sol, voir Johnson, Lyman & Loeb (2016).

Q2: Si l’énergie de surplus planétaire se retrouve en chaleur dans les océans, évaluez le réchauffement qu’auraient les océans en un an. Pour votre calcul, la masse totale des océans peut être obtenue sur Wolfram Alpha. En chimie vous avez appris comment ‘convertir’ des Joules de chaleur en variation de température… c’est mentionné également à la page 384 de votre manuel de physique.

Q3: Si l’énergie de surplus planétaire va plutôt dans l’air de l’atmosphère, quel sera son réchauffement? Pour la capacité thermique massique de l’air prenez 1 kJkg −1K −1kJ\,kg^{-1} K^{-1} (Wolfram Alpha). Également sur WA vous trouverez la masse globale de l’atmosphère terrestre: total air mass.

Q1

ΔE=PΔt=1.3Wm −24π(6371×10 3m) 2×(365*24*60*60s)/10 18 \Delta E = P\, \Delta t = 1.3 \, Wm^{-2} 4 \pi (6371\times 10^{3} m)^{2} \times (365 * 24 * 60*60\, s) /10^{18}
ΔE=2.091×10 22J=20.9zettajoules\Delta E =2.091 \times 10^{22}\, J = 20.9 \, zettajoules

Q2

Q=mcΔTQ=mc\Delta T

En utilisant la notation dot pour indiquer la dérivée temporelle:

Q˙=mcT˙\dot{Q}=mc\dot{T}
T˙=Q˙mc=20.9×10 21J/an1.332×10 21kg×4.18×10 3Jkg −1K −1\dot{T} = \frac{\dot{Q}}{mc} = \frac{20.9\times 10^{21}\,J/an}{1.332\times10^{21} kg \times 4.18\times10^{3} \,J\,kg^{-1}K^{-1}}
T˙=0.00376K/an\dot{T} = 0.00376 K/an

Commentaire: on a le temps…

Q3

T˙=Q˙mc=20.9×10 21J5.1441×10 18kg×10 3Jkg −1K −1\dot{T} = \frac{\dot{Q}}{mc} = \frac{20.9\times 10^{21}\,J}{5.1441\times10^{18} kg \times10^{3} \,J\,kg^{-1}K^{-1}}
T˙=4.07K/an\dot{T} = 4.07 K/an

Commentaire: on est cuit.

Revised on April 16, 2019 20:20:32 by foo