CORPS NOIR,BLANC,OPAQUE,TRANSPARENT

-corps noir,blanc,opaque,transparent

LE CORPS TRANSPARENT

est un corps qui transmet tout le rayonnement incident

 

LE CORPS OPAQUE

est un corps qui ne transmet rien à travers lui-même

 

LE CORPS NOIR

On dénomme corps noir tout corps ayant les 3 caractéristiques suivantes:

IL ABSORBE TOUTE RADIATION

il est opaque, il n'autoriseaucune réflexion, ni diffusion, ni retransmission (son coefficient d’absorptivité b=1, son coefficient de réflexion = 0)

IL A UNE VIE INTERNE

même s'il n'absorbe rien, c'est un système, qui a des éléments internes le rendant actif, énergétiquement parlant; par ex. la pression sur les parois internes d'un corps noir sphérique est

 p = pv / 3) où pv (J/m3)= densité volumique interne d’énergie

IL ÉMET LE MAXIMUM D'ÉNERGIE

on le nomme pour cela RADIATEUR INTEGRAL

Cette énergie est fonction de la température qu'il a atteinte, de sa longueur d'onde d'émission et de la portion d'angle solide d'émission

On la mesure par la formule de Planck ou d'autres formules dérivées (dites de Rayleigh-Jeans, de Wien, de Stefan-Boltzmann et de Kirchhoff)

Voir paragraphe de l'exitance thermique

-formule de Planck (la formule est présentée à partir de l'exitance monochromatique -qui est une énergie émise dans un volume, temps et angle solide donnés-)

Z’n = 2h.c² / λ5.Ω[ex-1]

où Z’n(W/m3-sr)= exitance monochromatique (ou spectrique) d’un corps

h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .108 m/s)

λ(m)= longueur d’onde

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’exerce le phénomène (= 4sr seulement si c’est l’espace entier et seulement si le système a le stéradian comme unité d’angle)

e est l’exponentielle et x = (h.c / λ.k.T)  où T(K) = température absolue

 

-irradiance du corps noir

Le corps noir rayonnant ayant une fréquence de rayonnement proportionnelle à la (température T)4, sa longueur d’onde λ est donc proportionnelle à 1/T et l’irradiance devient : p*é = Kr.T4

où p*é (W/m²)= irradiance corps noir , correspondant au maximum d’énergie émise à une température donnée

T(K)= température absolue du corps

Kr = constante de rayonnement (ou coefficient de Stefan Boltzmann),

égale à 5,6704.10-8 W/m²-K-4 (en unités S.I.+)

Exemple pour # 3000° , le maximum d’irradiance (p*) du corps noir vaut 5.106 W/m²

 

-la longueur d'onde d’émission d'un corps noir est fonction de sa température

donc elle peut changer quand on le chauffe et la couleur change en passant du rouge, (vers 4000°) jusqu'au bleu-violet (vers 7000°)

 

DISTINGUO

En langage pratique, on parle de corps noir dès qu’au moins l’une des 3 fonctions basiques évoquées est satisfaite, donc on a par exemple :

-le soleil, corps noir (en première approximation) émetteur-récepteur

-la neige (ou un drap ultra-blanc) corps noirs, mais seulement récepteurs.

-des boîtiers «corps noirs émetteurs» dans le commerce, qui ont des températures entre 50 à 500° C et qui ont un coefficient d'émissivité de 0,95

 

CORPS NOIR EQUIVALENT

Un certain nombre de notions concernant les ondes font référence au "corps noir équivalent"

Ceci signifie que cette référence est celle d’un corps noir placé dans les mêmes conditions expérimentales que la grandeur en cause

Par exemple, pour une absorption de rayonnements thermiques (formule de Kirchhoff) on a la relation : P* = bt.P*n

où P*(W/m3)= RAYONNEMENT(ou puissance) volumique d’un corps à une température donnée

P*n(W/m3)= RAYONNEMENT volumique du corps noir équivalent (à même température)

bt(nombre)= coefficient d’absorptivité

 

LE CORPS BLANC

est un corps qui n'émet rien et n'absorbe rien (un miroir par ex.)

Ses coefficients d'absorptivité b1 = 0 et de réflexion = 1

 

LES CORPS GRIS

sont des corps noirs dont les caractéristiques sont intermédiaires entre les corps noir et blanc (c'est à dire un peu émetteurs et un peu récepteurs)

Leur émissivité est moyenne (0,50 +/- 0,20)

La loi de Planck pour l'irradiance devient p*é = yé.Kr.T4 où yé est le coefficient d'émissivité (entre 0 et 1)

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