La Radiation thermique C'est l'énergie transmise par un corps grâce à sa température et à travers les longueurs d'onde infrarouges du spectre électromagnétique. Tous les corps, sans exception, émettent un certain rayonnement infrarouge, quelle que soit sa température..
Il arrive que lorsqu'elles sont en mouvement accéléré, des particules chargées électriquement oscillent et grâce à leur énergie cinétique, elles émettent en permanence des ondes électromagnétiques..
La seule façon pour un corps de ne pas émettre de rayonnement thermique est que ses particules soient complètement au repos. De cette façon, sa température serait de 0 sur l'échelle Kelvin, mais réduire la température d'un objet à un tel point est quelque chose qui n'a pas encore été atteint..
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Une propriété remarquable qui distingue ce mécanisme de transfert de chaleur des autres est qu'il ne nécessite pas de milieu matériel pour le produire. Ainsi, l'énergie émise par le Soleil, par exemple, parcourt 150 millions de kilomètres dans l'espace et atteint la Terre en continu..
Il existe un modèle mathématique pour connaître la quantité d'énergie thermique par unité de temps qu'un objet rayonne:
P =ÀσeT4
Cette équation est connue sous le nom de loi de Stefan et les quantités suivantes apparaissent:
-Énergie thermique par unité de temps P, qui est connue sous le nom de puissance et dont l'unité dans le Système international d'unités est le watt ou watt (W).
-le Zone superficielle de l'objet qui émet de la chaleur À, en mètres carrés.
-Une constante, appelée Stefan - Constante de Boltzman, désigné par σ et dont la valeur est 5,66963 x10-8 W / mdeux K4,
-La émissivité (aussi appelé émission) de l'objet et, une grandeur sans dimension (sans unités) dont la valeur est comprise entre 0 et 1. Elle est liée à la nature du matériau: par exemple un miroir a une faible émissivité, tandis qu'un corps très sombre a une émissivité élevée.
-Et enfin le Température T à kelvin.
Selon la loi de Stefan, la vitesse à laquelle un objet rayonne de l'énergie est proportionnelle à la surface, à l'émissivité et à la quatrième puissance de la température..
Puisque le taux d'émission d'énergie thermique dépend de la quatrième puissance de T, il est clair que de petits changements de température auront un effet énorme sur le rayonnement émis. Par exemple, si la température double, le rayonnement augmenterait 16 fois.
Un cas particulier de la loi de Stefan est le radiateur parfait, un objet complètement opaque appelé corps noir, dont l'émissivité est exactement 1. Dans ce cas, la loi de Stefan ressemble à ceci:
P =ÀσT4
Il arrive que la loi de Stefan soit un modèle mathématique qui décrit grossièrement le rayonnement émis par tout objet, car il considère l'émissivité comme une constante. L'émissivité dépend en fait de la longueur d'onde du rayonnement émis, de l'état de surface et d'autres facteurs..
Prenant en considération et comme constante et la loi de Stefan est appliquée comme indiqué au début, alors l'objet est appelé corps gris.
Les valeurs d'émissivité pour certaines substances traitées comme corps gris sont:
-Aluminium poli 0,05
-Carbone noir 0,95
-Peau humaine de n'importe quelle couleur 0,97
-Bois 0.91
-Glace 0.92
-Eau 0,91
-Cuivre entre 0,015 et 0,025
-Acier entre 0,06 et 0,25
Un exemple tangible d'un objet qui émet un rayonnement thermique est le Soleil. On estime que chaque seconde, environ 1 370 J d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique atteint la Terre à partir du Soleil..
Cette valeur est connue sous le nom de constante solaire et chaque planète en a un, qui dépend de sa distance moyenne du Soleil.
Ce rayonnement passe perpendiculairement tous les mdeux des couches atmosphériques et est réparti dans différentes longueurs d'onde.
Presque tout cela se présente sous forme de lumière visible, mais une bonne partie se présente sous forme de rayonnement infrarouge, qui est précisément ce que nous percevons comme de la chaleur, et certains aussi comme des rayons ultraviolets. C'est une grande quantité d'énergie suffisante pour répondre aux besoins de la planète, afin de la capter et de l'utiliser correctement.
En termes de longueur d'onde, ce sont les plages dans lesquelles se trouve le rayonnement solaire qui atteint la Terre:
-Infrarouge, ce que nous percevons comme de la chaleur: 100 - 0,7 μm *
-Lumière visible, entre 0,7 - 0,4 μm
-Ultra-violet, moins de 0,4 μm
* 1 μm = 1 micromètre ou un millionième de mètre.
L'image suivante montre la distribution du rayonnement sur la longueur d'onde pour différentes températures. La distribution obéit à la loi de déplacement de Wien, selon laquelle la longueur d'onde du rayonnement maximal λmax est inversement proportionnelle à la température T en kelvin:
λmax T = 2 898. dix −3 m⋅K
Le Soleil a une température de surface d'environ 5700 K et rayonne principalement à des longueurs d'onde plus courtes, comme nous l'avons vu. La courbe qui se rapproche le plus de celle du Soleil est celle de 5000 K, en bleu et a bien sûr le maximum dans le domaine de la lumière visible. Mais il émet aussi une bonne partie en infrarouge et ultraviolet.
La grande quantité d'énergie que le Soleil émet peut être stockée dans des appareils appelés collectionneurs, pour le transformer plus tard et l'utiliser commodément comme énergie électrique.
Ce sont des caméras qui, comme leur nom l'indique, fonctionnent dans la région infrarouge plutôt qu'en lumière visible, comme les caméras courantes. Ils profitent du fait que tous les corps émettent plus ou moins un rayonnement thermique en fonction de leur température..
Si les températures sont très élevées, les mesurer avec un thermomètre à mercure n'est pas la meilleure option. Pour cela, le pyromètres, par lequel la température d'un objet est déduite connaissant son émissivité, grâce à l'émission d'un signal électromagnétique.
Starlight est très bien modélisé avec l'approximation du corps noir, ainsi que l'univers entier. Et pour sa part, la loi de Wien est fréquemment utilisée en astronomie pour déterminer la température des étoiles, en fonction de la longueur d'onde de la lumière qu'elles émettent..
Les missiles sont dirigés vers la cible à l'aide de signaux infrarouges qui cherchent à détecter les zones les plus chaudes de l'aéronef, comme les moteurs par exemple.
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