Bilan radiatif terrestre

Transferts thermiques - Physique-Chimie Spécialité

Exemple d'exercice parmi les 4 exercices du chapitre

On donne ci-dessous le rayon et la puissance rayonnée pour différents types d’étoiles.

Type d’étoileRayon RPuissance rayonnée P
Naine Rouge\( 0\mbox{,}1 R_{0} \text{ à } 0\mbox{,}3 R_{0} \)\( 0\mbox{,}002 P_{0} \text{ à } 0\mbox{,}01 P_{0} \)
Géante Rouge\( 40 R_{0} \text{ à } 1\:000 R_{0} \)\( 10^{3} P_{0} \text{ à } 10^{4} P_{0} \)
Supergéante Bleue\( 50 R_{0} \text{ à } 200 R_{0} \)\( 10^{5} P_{0} \text{ à } 5 \cdot 10^{6} P_{0} \)
Naine Jaune\( 0\mbox{,}9 R_{0} \text{ à } 11\mbox{,}2 R_{0} \)\( 0\mbox{,}8 P_{0} \text{ à } 1\mbox{,}5 P_{0} \)

avec :
  • \( - \ R_{0} = 6\mbox{,}96 \cdot 10^{8} \ \text{m} \) est le rayon du Soleil
  • \( - \ P_{0} = 3\mbox{,}846 \cdot 10^{26} \ \text{W} \) est la puisssance rayonnée par le Soleil
On rappelle que la puissance rayonnée par une étoile est liée à sa température de surface par la loi de Stefan-Boltzmann : \[ P = \sigma \cdot A \cdot T^{4} \] où :
  • \( - \ P \) est la puissance rayonnée par l’étoile ( en \( \text{W} \) )
  • \( - \ \sigma = 5\mbox{,}67 \cdot 10^{-8} \ \text{W} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{K}^{-4} \ \) est la constante de Stefan-Boltzmann
  • \( - \ A \) est la surface de l’étoile ( en \( \text{m}^{2} \) )
  • \( - \ T \) est la température de surface de l’étoile ( en \( \text{K} \) )
Déterminer la température de surface d’une Supergéante Bleue de rayon \( 158R_{0} \) et de puissance rayonnée \( 3 \times 10^{5}P_{0} \).
On donnera le résultat avec le nombre de chiffres significatifs permis par les données de l'énoncé. Suivi de l’unité qui convient.
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