QCM : Rayonnement thermique et énergie solaire (5 questions)

Question 1

1. Une étoile transforme une masse de $2{,}0 \times 10^9$ kg en énergie. Quelle énergie cette transformation libère-t-elle, avec $c = 3{,}0 \times 10^8$ m·s⁻¹ ?

6{,}0 \times 10^{17}

J

5{,}4 \times 10^{34}

J

2{,}2 \times 10^{-8}

J

1{,}8 \times 10^{26}

J

Explication

La relation est $E = Mc^2$ : $2{,}0 \times 10^9 \times (3{,}0 \times 10^8)^2 = 1{,}8 \times 10^{26}$ J. La valeur $6{,}0 \times 10^{17}$ omet le carré, tandis que les autres résultats correspondent à des puissances ou opérations erronées.

Answer

$$1{,}8 \times 10^{26}$$ J

Question 2

2. À la distance Terre-Soleil, un capteur reçoit un flux de $1{,}36 \times 10^3\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$ . En prenant cette distance égale à $1{,}5 \times 10^{11}\ \mathrm{m}$ , quelle puissance totale le Soleil rayonne-t-il, selon $S=4\pi d^2F$ ?

Environ

3{,}8 \times 10^{26}\ \mathrm{W}

Environ

1{,}36 \times 10^3\ \mathrm{W}

Environ

2{,}5 \times 10^{15}\ \mathrm{W}

Environ

9{,}5 \times 10^{25}\ \mathrm{W}

Explication

La puissance totale se calcule sur la surface de la sphère de rayon $d$ : $S=4\pi(1{,}5 \times 10^{11})^2(1{,}36 \times 10^3)\approx3{,}8 \times 10^{26}\ \mathrm{W}$ . La valeur $9{,}5 \times 10^{25}\ \mathrm{W}$ omet le facteur $4\pi$ , tandis que $2{,}5 \times 10^{15}\ \mathrm{W}$ résulte de l’emploi de $d$ au lieu de $d^2$ et $1{,}36 \times 10^3\ \mathrm{W}$ est le flux, non la puissance totale.

Answer

Environ $$3{,}8 \times 10^{26}\ \mathrm{W}$$

Question 3

3. Deux corps rayonnent dans des conditions comparables, mais le corps A est à une température plus élevée que le corps B. Quel corps rayonne le plus d’énergie ?

Les deux corps rayonnent autant

Le corps A

On ne peut pas comparer leur énergie rayonnée

Le corps B

Explication

À conditions comparables, une température plus élevée est associée à une quantité d’énergie rayonnée plus grande. L’idée d’une émission moindre inverse cette relation, tandis que l’égalité ou l’avantage du corps froid ne la respecte pas.

Answer

Le corps A

Question 4

4. Une fiche d’observation indique que la distance Terre-Soleil vaut 150 millions de kilomètres. Quelle valeur, en kilomètres, correspond à cette distance ?

1{,}5 \times 10^{11}\ \mathrm{km}

1{,}5 \times 10^9\ \mathrm{km}

1{,}5 \times 10^8\ \mathrm{km}

1{,}5 \times 10^7\ \mathrm{km}

Explication

Cent cinquante millions de kilomètres s’écrivent $150\,000\,000\ \mathrm{km} = 1{,}5 \times 10^8\ \mathrm{km}$ . Les autres valeurs correspondent à un facteur dix trop grand, dix trop petit ou mille trop grand.

Answer

$$1{,}5 \times 10^8\ \mathrm{km}$$

Question 5

5. Le Soleil libère $3{,}87 \times 10^{26}$ J d’énergie chaque seconde. En prenant $c = 3{,}0 \times 10^8$ m·s⁻¹, quelle masse est transformée en énergie par seconde ?

3{,}87 \times 10^{26}

kg·s⁻¹

3{,}5 \times 10^{43}

kg·s⁻¹

1{,}3 \times 10^{18}

kg·s⁻¹

4{,}3 \times 10^9

kg·s⁻¹

Explication

En isolant la masse dans $E = Mc^2$ , on obtient $M = E/c^2$ ; ainsi $3{,}87 \times 10^{26} \,/\, (3{,}0 \times 10^8)^2 \approx 4{,}3 \times 10^9$ kg·s⁻¹. Multiplier par $c^2$ ou diviser par $c$ applique incorrectement la relation, et reprendre la valeur de l’énergie confond joules et kilogrammes.

Answer

$$4{,}3 \times 10^9$$ kg·s⁻¹

QCM : Rayonnement thermique et énergie solaire (5 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une étoile transforme une masse de $2{,}0 \times 10^9$ kg en énergie. Quelle énergie cette transformation libère-t-elle, avec $c = 3{,}0 \times 10^8$ m·s⁻¹ ?

2. À la distance Terre-Soleil, un capteur reçoit un flux de $1{,}36 \times 10^3\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$ . En prenant cette distance égale à $1{,}5 \times 10^{11}\ \mathrm{m}$ , quelle puissance totale le Soleil rayonne-t-il, selon $S=4\pi d^2F$ ?

3. Deux corps rayonnent dans des conditions comparables, mais le corps A est à une température plus élevée que le corps B. Quel corps rayonne le plus d’énergie ?

4. Une fiche d’observation indique que la distance Terre-Soleil vaut 150 millions de kilomètres. Quelle valeur, en kilomètres, correspond à cette distance ?

5. Le Soleil libère $3{,}87 \times 10^{26}$ J d’énergie chaque seconde. En prenant $c = 3{,}0 \times 10^8$ m·s⁻¹, quelle masse est transformée en énergie par seconde ?

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QCM : Rayonnement thermique et énergie solaire (5 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une étoile transforme une masse de 2,0×1092{,}0 \times 10^92,0×109 kg en énergie. Quelle énergie cette transformation libère-t-elle, avec c=3,0×108c = 3{,}0 \times 10^8c=3,0×108 m·s⁻¹ ?

3. Deux corps rayonnent dans des conditions comparables, mais le corps A est à une température plus élevée que le corps B. Quel corps rayonne le plus d’énergie ?

4. Une fiche d’observation indique que la distance Terre-Soleil vaut 150 millions de kilomètres. Quelle valeur, en kilomètres, correspond à cette distance ?

5. Le Soleil libère 3,87×10263{,}87 \times 10^{26}3,87×1026 J d’énergie chaque seconde. En prenant c=3,0×108c = 3{,}0 \times 10^8c=3,0×108 m·s⁻¹, quelle masse est transformée en énergie par seconde ?

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5. Le Soleil libère $3{,}87 \times 10^{26}$ J d’énergie chaque seconde. En prenant $c = 3{,}0 \times 10^8$ m·s⁻¹, quelle masse est transformée en énergie par seconde ?