Le métal devient chaud au soleil car il absorbe l'énergie lumineuse du soleil et la convertit en chaleur, ce qui élève sa température.
Les métaux sont composés d'atomes qui forment une sorte de grille régulière (qu'on appelle un réseau cristallin). Ces atomes ont des électrons qu'ils partagent librement entre eux : on les appelle les électrons libres. Quand le métal est chauffé par le soleil, les atomes se mettent à vibrer de plus en plus fort, et ces électrons libres permettent à la chaleur de circuler très rapidement à travers tout le matériau. Plus vite les atomes vibrent, plus chaud tu sens le métal sous ta main. C'est cette structure atomique particulière qui fait du métal un excellent conducteur thermique.
Dans les métaux, la chaleur voyage surtout grâce aux électrons libres. En gros, ces électrons ne restent pas attachés à un atome précis, mais bougent tranquillement d'atome en atome. Quand une partie du métal chauffe au soleil, les atomes commencent à vibrer davantage, et ces électrons mobiles aident à transporter cette agitation thermique rapidement vers d'autres endroits du métal. Voilà pourquoi une barre métallique devient chaude très vite, même si seulement un bout est exposé au soleil. Plus le métal a d'électrons disponibles et libres, meilleur il est pour conduire la chaleur.
La surface d'un métal se comporte souvent comme un miroir, en réfléchissant une partie importante de la lumière solaire qui arrive dessus. Mais une partie du rayonnement solaire qui n'est pas réfléchie est directement absorbée par les électrons présents à la surface du métal. Lorsque ces électrons captent l'énergie du soleil, ils deviennent plus agités et vibrent davantage. Cette agitation génère à son tour de la chaleur à l'intérieur du matériau, faisant monter progressivement sa température. Certains métaux de couleur sombre absorbent encore mieux le rayonnement solaire, d'où leur tendance à chauffer davantage en plein soleil par rapport à ceux aux surfaces claires ou polies.
Le métal chauffe nettement plus vite que d’autres matériaux couramment utilisés autour de nous (comme le bois, le plastique ou la pierre). Pourquoi ? Parce qu'il a ce qu'on appelle une conductivité thermique très élevée : dès qu'il absorbe un tout petit peu d'énergie thermique, il répartit aussitôt la chaleur rapidement dans toute sa masse. À l'inverse, un morceau de bois ou de plastique a tendance à conduire lentement cette chaleur ; du coup, la surface exposée peut chauffer sans que toute la masse ne devienne brûlante rapidement. De plus, de nombreux métaux ont une surface brillante qui réfléchit une partie du rayonnement solaire, mais celle qui est absorbée suffit largement à provoquer une montée rapide et sensible de la température. C’est pour cette raison que si tu touches une voiture métallique stationnée au soleil, elle paraîtra plus chaude, plus rapidement, qu'un banc en bois situé au même endroit et exposé à exactement la même intensité lumineuse.
La température d'un métal exposé au soleil varie avec plusieurs conditions extérieures, notamment la présence du vent. Même un vent très léger évacue la chaleur vers l'air autour du métal, ce qui le refroidit. Si le vent s'arrête, le métal chauffe plus vite. L'humidité ambiante joue aussi un rôle : l'air humide conduit mieux la chaleur que l'air sec, donc peut refroidir plus efficacement les surfaces chaudes. À l'inverse, si le métal est situé à côté d'autres objets chauds, comme une dalle de béton ou un mur sombre, il se réchauffera davantage par rayonnement indirect. Un dernier facteur essentiel est l'altitude. En hauteur, à cause de l'air plus froid et ventilé, le métal chauffe généralement un peu moins rapidement qu'à basse altitude, même si le rayonnement solaire y est plus intense.
Une voiture blanche peut rester jusqu'à 15 degrés Celsius plus fraîche sous un soleil intense qu'une voiture noire, grâce à la réflexion supérieure des rayonnements solaires par les surfaces claires.
Certains métaux comme l'aluminium réfléchissent jusqu'à 95 % du rayonnement solaire qui les frappe, c'est pourquoi ils entrent souvent dans la composition des couvertures de survie.
Plus l'état de surface d'un métal est poli et brillant, plus basse sera la quantité de chaleur absorbée, comparativement à une surface sombre et mate.
Le métal semble plus froid au toucher que le bois à température égale parce qu'il conduit la chaleur de notre peau plus rapidement, donnant une sensation mécaniquement trompeuse de froid.
Bien qu'ils soient tous sujets au chauffage, certains types de surfaces métalliques réfléchissantes, telles que l'aluminium poli, restent relativement plus fraîches en reflétant la majorité des rayons solaires incidents plutôt que de les absorber entièrement.
Oui, le métal exposé au soleil peut atteindre des températures suffisamment élevées pour entraîner des brûlures cutanées, surtout en cas d'exposition prolongée. Il est conseillé de vérifier prudemment la température des surfaces métalliques avant de les manipuler, par exemple en approchant votre main sans les toucher directement.
Grâce à leur haute conductivité thermique, les métaux transfèrent rapidement leur chaleur à l'environnement plus frais lorsqu'ils sont placés à l'ombre. Cette caractéristique leur permet de monter en température rapidement au soleil mais aussi de refroidir rapidement en l'absence de source de chaleur directe.
Les couleurs foncées et les textures mates absorbent mieux les rayons solaires et chauffent davantage comparées aux surfaces brillantes et réfléchissantes, qui réfléchissent une partie importante du rayonnement solaire, limitant ainsi la hausse de température.
Cela dépend principalement de leur capacité d'absorption du rayonnement solaire, appelée émissivité thermique, et de leur conductivité thermique. Les métaux sombres ou mat absorbent mieux la lumière et retiennent davantage la chaleur que les métaux brillants, qui réfléchissent une partie du rayonnement.
0% des internautes ont eu tout juste à ce quizz !
Question 1/5
