irradiance thermique

L'irradiance est une puissance surfacique émise Elle est ici considérée pour les rayonnements à effets thermiques, mais elle existe identiquement pour les rayons ionisants et lumineux.

Equation aux dimensions structurelles : M.T-3       Symbole : p*

L'irradiance thermique est une puissance surfacique émise d'où des synonymes >>>

Puissance surfacique émise- flux superficiel émis- Densité (sous entendu superficielle) de flux- Densité (surfacique) de courant thermique, ou flux surfacique de chaleur

Si on la trouve parfois dénommée "intensité", c'est totalement erroné

(l'intensité c'est L2.M.T-3.A-1)

Equation aux dimensions structurellesde l'irradiance : M.T-3

Symbole de désignation : p* Unité S.I.+ : W/m²

 

IRRADIANCE THERMIQUE d'un ÉMETTEUR

p* = Df.Ω = Pr / S      ou   p* = K(A,S).Pr / V

p*(W/m²)= irradiance (thermique)

Pr(W)= puissance émise dans un V(m3)= volume

K(A,S)= coefficient numérique dépendant de la qualité(A) et de l’état de surface (S m²) du corps émetteur

Dl(W/m²-sr)= exitance émise

Ω(sr)= angle solide de la zone d’émission des rayons

-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 S.I.+)

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

-relation entre irradiance et RAYONNEMENT (flux) volumique

P* = p* / ∫λ1λ2dλ

où p*(W/m²)= irradiance de la source

λ1 à 2(m)= plage de longueurs d’ondes des émissions

P*(W/m3)= RAYONNEMENT(flux) volumique développé dans le phénomène

-relation avec l'irradiation 

W' = p*.t  où W' (J/m²) = irradiation, t(s) le temps et p*= irradiance (W/m² pour les rayons thermiques et ionisants)

-irradiance thermique dans le cas d’un transfert de chaleur

Exemple d'un mur:  p*t = c*.ΔT / l

où p*t(W/m²)= densité (superficielle) de flux calorifique (ou irradiance thermique)

c*(W/m-K)=  résistance linéique thermique

ΔT(K)= variation de température absolue

l(m)= épaisseur du mur

Exemple d'un tube (supposé enveloppant):

p*t = 2∏.c*.ΔT / l.log(lri/ lre)

où l(m)= longueur du tube

lri et lre(m)= rayons intérieur et extérieur du tube

Sa formule est  p*t (W/m²) = c*.grad.T

où c*(W/m-K) est la  résistance linéique thermique et T la température(K)

Formule très symétrique de la version écrite en électricité : p*é(W/m²) = E.grad.i    

où p*é(W/m²) est la puissance surfacique électrique, E(V/m) le champ électrique

et i(A) le courant

Exemple du soleil : le soleil émet une puissance surfacique de l’ordre de 7.107 W/m², dont 2,5.107 W/m² en lumière Voir chapitre énergie solaire

Exemple du globe terrestre: la Terre émet une puissance thermique surfacique moyenne de 390 W/m² (350 retenus par l'atmosphère et 40 en retour vers l'espace)

 

IRRADIANCE THERMIQUE SPECTRIQUE

C'est une puissance émise ramenée à une certaine longueur

Equation aux dimensions structurelles : L-1.M.T-3

Symbole grandeur / p*     Unité S.I.+ : W /m3

P* = P / λ   avec P la puissance , P* le flux volumique et λ(m)= longueur d’onde