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III.4. Rayonnement THERMIQUE Tous les corps émettent un rayonnement de nature électromagnétique lié à leur propre température. Cette émission d'énergie est, dans une gamme de fréquence, identique à un flux de chaleur. Ce rayonnement est en général polychromatique, c'est à dire que le spectre d'émission est composé de plusieurs longueurs d'onde. Ce spectre s'étend de l'infrarouge à l'ultraviolet. Plus la température d'un corps est élevée et plus les fréquences associées à son rayonnement sont élevées. Le bleu de la flamme est plus chaud que le rouge. On montre sur la figure III.12 où se situe le rayonnement thermique sur l'échelle des fréquences. rouge orange jaune vert bleu violet 7800 6100 5900 5600 5000 4400 4000 ondes hertziennes = radiofrequence Å telephone Sons audibles GO PO LF MF HF VHF hectometriques ondes hyperfrequences ondes microondes UHF SHF EHF centimetriques infrarouge u.v. rayons X proche mous VISIBLE lointain metriques kilometriques Ultrasons Infrasons 1 KHz 10 KHz 100 KHz 100 MHz 1 GHz 100 GHz 1 THz 1 PHz 1000 Km 10 Km 10 m 1 cm 1 mm 10 Å 1 Å Rayonnement thermique Figure III.12 Le rayonnement thermique se situe, dans l'échelle des fréquences, entre l'infrarouge et l'ultra-violet. Plus les corps sont chauds et plus les fréquences rayonnées sont élevées. III.4.1 Corps transparents, et corps opaques En réalité tout corps doit être considéré d'un double point de vue, celui d'émetteur et celui de récepteur. C'est un émetteur puisqu'il 101
THERMIQUE rayonne dès que sa température est supérieure au 0 K. On parle alors d'émittance de brillance ou de luminance * . C'est également un récepteur car il capte tous les rayonnements incidents. On parle alors d'éclairement * ou d'irradiation afin de qualifier ce flux incident. Le rayonnement capté peut être, réfléchi, absorbé ou transmis, selon que le corps est transparent, partiellement transparent ou opaque. On passe en revue, dans ce qui suit, chacune de ces trois catégories. a) Corps transparents Dans le vide la propagation du rayonnement se fait en ligne droite sans aucune diminution de l'énergie transportée. Tout le rayonnement incident traverse le corps comme-ci de rien était. Si on note Φ i ce rayonnement incident et Φ t le rayonnement transmis alors on a Φ i = Φ t . On définit le facteur de transmission τ par le rapport Φ t /Φ i . Le bilan des échanges, entre l'énergie incidente et l'énergie de sortie, s'écrit, τ = 1 III.20 On dit de ce fait que le vide est un milieu parfaitement transparent. La plupart des gaz simples (O 2 , N 2 , H 2 …) sont des milieux transparents. Du point de vue de l'émission, ces corps émettent de tout leur volume. 102 * La luminance est mesurée en Candela par m 2 ou encore cd.m -2 . La candela est la mesure d'une puissance par unité d'angle solide. L'angle solide s'exprime lui en stéradiant (sr). * L'éclairement est mesuré en Lumen par m 2 qui définit le lux (lx) (voir cours d'éclairage). Sachant que le lumen a pour unité le cd.sr, il a donc la dimension d'une puissance.
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Physique pour l'architecte Hassen G
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