CORPS NOIR,BLANC,OPAQUE,TRANSPARENT

-corps noir,blanc,opaque,transparent

LE CORPS NOIR

est un corps possédant les 3 caractéristiques suivantes:

IL ABSORBE TOUTE RADIATION qui l'ATTEINT

(son coefficient d’absorptivité b=1 , son coefficient de réflexion = 0)

et l'énergie ainsi acquise n'est pas retransmise ou rediffusée, elle ne le traverse pas (on dit qu'il est opaque)

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.Il a une énergie volumique (pression) interne >> 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 de l'ÉNERGIE RADIATIVE

on le nomme pour cela RADIATEUR INTEGRAL

Cette énergie est fonction de la température qu'il a atteinte.

On la mesure par la formule de Planck (ci-après) ou d'autres formules dérivées (dites de Rayleigh-Jeans, de Wien, de Stefan-Boltzmann et de Kirchhoff) Voir chapitre de l'exitance thermique

 

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

Z’n = 2h.c² / l5.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)

l(m)= longueur d’onde

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’exerce le phénomène (= 4p sr 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 / l.k.T)  où T(K) = température absolue

 

-irradiance du corps noir

Le corps noir émetteur rayonnant a une fréquence de rayonnement proportionnelle à la (température T)4, sa longueur d’onde l est donc proportionnelle à 1/T et on écrit 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) valant 5,6704.10-8 W/m²-K-4

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

 

La longueur d'onde d’émission d'un corps noir étant fonction de sa température, peut changer quand on le chauffe et la couleur peut passer 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 citées ci-dessus est satisfaite, donc on a par exemple :

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

-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 équivalence (qui veut dire 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 thermiqueson a la relation : P* = bt.P*n

(formule de Kirchhoff) 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 = coefficient d'émissivité (entre 0 et 1)

 

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

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