corp noir

[narakphysics]

bonsoir;
Qu'est ce qu'un corps noir?
merci d'avance
-----

[mc222]

Salut,

Ici c'est pas wiki, désolé.

[obi76]

Bonjour,

pour compléter : http://fr.wikipedia.org/wiki/Corps_noir

Cordialement,

[maxwellien]

Bonjour, déjà un corps noir n' existe pas c' est un concept théorique concernant un objet qui absorbe toutes l' énergie (toutes les ondes de longueur d' onde différentes) qu il reçoit.
Notre soleil est une bonne approximation du corp noir et pourtant.

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Une autre bonne approximation d'un corps noir est un petit trou dans une grande boite. Le corps noir est l'ouverture du petit trou (pas la grosse boite). Ce qui rentre a très peu de chances de sortir. Si les chances étaient nulles ce serait un corps noir parfait.
Au revoir.

[invitef17c7c8d]

L'histoire de la théorie du corps noir est l'une des plus belles aventures scientifique de l'humanité.

Si vous creusez une cavité dans un matériau et que vous le chauffez, vous verrez qu'il aura une certaine couleur. Cette couleur indique en réalité l'existence d'un rayonnement électromagnétique. La cavité rayonne du bleu, du rouge, de l'ultraviolet, etc..

Lord Reighley traita le problème de façon "classique" et aboutit à la conclusion que la cavité contenait une énergie infinie (Un problème d'intégrale qui diverge). C'est la catastrophe de l'ultraviolet.

En désespoir de cause, Planck émit l'hypothèse que toutes les ondes stationnaires (ou modes) dans la cavité étaient en fait des multiples entiers d'une certaine quantité. En supposant de plus que cette quantité était proportionnelle à la fréquence et à la constante qui portera son nom, il retrouve parfaitement le rayonnement mesuré expérimentalement.

Ce qui au départ, n'était qu'une astuce de calcul, s'est avéré être l'une des découvertes scientifiques les plus importantes de tous les temps.

[CHL]

bonsoir!



Dans le Hecht c'est un corps qui absorbe puis reemet la totalité d'un rayonnement.
dans mon dico de physique on parle bien d'asorption et d'emission d'un rayoment de corps noir sans preciser pour l'emission si elle est totale ou residuelle!
quelqu'un pourrait-il trancher?



cordialement!

[invitef17c7c8d]

bonsoir!



Dans le Hecht c'est un corps qui absorbe puis reemet la totalité d'un rayonnement.
dans mon dico de physique on parle bien d'asorption et d'emission d'un rayoment de corps noir sans preciser pour l'emission si elle est totale ou residuelle!
quelqu'un pourrait-il trancher?

Les parois émettent et absorbent de façon permanente du rayonnement. Un état d'équilibre est vite atteint.
Le rayonnement est donné par la loi de Planck.

[Deedee81]

Salut,

Pour colmpléter :

Un corps noir est un corps qui absorbe tout rayonnement reçu s'il en reçoit !!!! Et qui est à l'équilibre thermique.

Ce qui veut dire que l'équilibre peut résulter d'une autre source que le rayonnement absorbé. Par exemple, pour le Soleil, sa source d'énergie est l'énergie thermonucléaire. Pour le petit trou dans un four, c'est le chauffage et l'équilibre thermique est obtenu grâce à un thermostat.

L'émission ne dépend que de la température (et de la surface totale, évidemment). L'énergie totale étant en T^4. L'universalité du rayonnement est assez facile à comprendre (il suffit d'imaginer deux corps noir, de même température, face à face, et entre les deux un filtre qui réfléchit une partie des longueurs d'onde et laisse passer le reste. Si le rayonnement n'était pas universel, l'équilibre thermique serait rompu ce qui violerait la thermodynamique).

[arrial]

Dans le Hecht c'est un corps qui absorbe puis reemet la totalité d'un rayonnement.
dans mon dico de physique on parle bien d'asorption et d'emission d'un rayoment de corps noir sans preciser pour l'emission si elle est totale ou residuelle!

♦ D'abord, le corps noir idéal [parfait] est un modèle : les corps réels ne peuvent guère que les rapprocher.

♦ Ce corps absorbe tous rayonnement électromagnétique qu'il reçoit, ce qui provoque son échauffement.

♦ L'équilibre thermodynamique atteint, et seulement alors, il réémet intégralement toute la puissance qu'il reçoit.

♦ Ce spectre dépend uniquement de la température de sa surface rayonnante …


[on l'appelle "noir", car à températures modérées, il rayonne de l'infrarouge, que l'on ne voit pas]



@+

[LPFR]

Bonjour.

Dans le Hecht c'est un corps qui absorbe puis reemet la totalité d'un rayonnement.
...

Désolé pour M. Hecht, mais un corps noir est une chose qui absorbe tout rayonnement incident.
Et, comme souligne Deedee81: L'émission ne dépend que de la température (et de la surface totale, évidemment).
Et non du rayonnement qu'il reçoit.

Un corps noir est un corps qui absorbe tout rayonnement reçu s'il en reçoit !!!! Et qui est à l'équilibre thermique.
...

Je ne pense pas qu'il ait besoin d'être à l'équilibre thermique pour être un corps noir.
Au revoir.

[Deedee81]

Je ne pense pas qu'il ait besoin d'être à l'équilibre thermique pour être un corps noir.

Que voilà une remarque intéressante

Je dirais que :
Son rayonnement ne sera pas celui d'un corps noir défini comme tel, mais un mélange. Mais si on considère le rayonnement émis par une petite fraction de surface et pendant un temps court, ce sera bien celui d'un corps noir.

Mais je ne suis pas sûr d'avoir raison !!!! (je pense à la déduction du rayonnement de corps noir à partir de la statistique de Bose en physique statistique et où la situation d'équilibre thermique est cruciale. Mais je ne sais pas du tout ce que cela implique dans le cas hors équilibre).

Est-ce que quelqu'un à des infos/références sur le comportement d'un corps noir hors équilibre thermique ?

[arrial]

Je ne pense pas qu'il ait besoin d'être à l'équilibre thermique pour être un corps noir.

… l'équilibre thermodynamique est requis pour qu'il y ait égalité entre puissance absorbée et puissance émise : c'est tout …

[LPFR]

Re-bonjour Deedee81.
Un corps noir est quelque chose qui ne réfléchit pas: qui absorbe tout ce qui lui tombe.

Je suis d'accord que pour le calcul de l'émission, on suppose que les états du corps noir (les modes de la cavité) sont en équilibre statistique entre eux. Pas avec l'extérieur. Et pour cause: la cavité est fermée. Donc, quand on parle d'équilibre, il ne s'agit pas d'équilibre entre le corps et son environnement, mais de l'équilibre statistique interne.

Pour ce qui est du rayonnement, un corps noir n'a pas besoin d'être en équilibre avec l'extérieur. Par exemple, les étoiles (dont le soleil), ou un simple filament d'une ampoule. La puissance qu'il émet, ne provient aps de rayonnements extérieurs mais de la puissance due à l'effet Joule. Et si un filament d'ampoule ne vous convient pas, car son coefficient d'émissivité est faible, vous pouvez utiliser les électrodes de graphite d'une lampe à arc (à l'ancienne).
Cordialement,

[Deedee81]

D'accord. Je comprend beaucoup mieux ce que tu voulais dire. Et je suis entièrement d'accord avec ça. Ma "précision" ci-dessus n'était pas assez précise

[Amanuensis]

Est-ce que quelqu'un à des infos/références sur le comportement d'un corps noir hors équilibre thermique ?

Suffit de prendre une ampoule qui s'allume, sa température ne change pas instantanément de la température ambiante (ancien équilibre) à sa température d'équilibre quand elle éclaire. On peut dire que le spectre d'émission varie avec le temps. Si la durée de mesure de spectre est très supérieure à la durée nécessaire pour la thermalisation, on pourra modéliser avec un seul paramètre, la température.

Avec une durée de mesure trop courte, on va rencontrer deux difficultés conceptuelles : a) le spectre ne sera pas uniforme sur l'objet (problème de moyenne spatiale), b) la notion de spectre instantané est mal (ou pas) définie. D'accord, pour le b) faut descendre bas avec la lumière, mais cela n'en est pas moins un problème.

[arrial]

Bonjour,



Il y a des soucis sur l’interprétation de la notion d’équilibre thermodynamique, que j’ai évoqué plus haut, de façon un peu légère …
Cela transparait nettement si on se rèfère à Wikipedia : http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89q...hermodynamique
«En thermodynamique, un système thermodynamique est en équilibre thermodynamique quand il est à la fois en équilibre thermique,mécanique et chimique.»

Cela implique une même température : cela est envisageable pour l’intérieur du corps noir, même si cela n’est pas certain, mais certainement pas pour le système corps noir/son environnement.
Planck a obtenu le prix Nobel pour sa théorie des quanta, développée sur le modèle du corps noir.
Certains sont persuadés que pour cette raison, le spectre du corps noir est discret, alors qu’il s’agit en fait d’une loi statistique, et fonctionnant sur une distribution continue de fréquences permises.
La formule découle de la statistique de Bose-Einstein, qui tend pour les « hautes températures », tout comme celle de Fermi-Dirac, vers celle de Maxwell-Boltzmann.

Pour que le spectre du corps noir soit « conforme », il est clair que la température de surface du corps noir doit être pleinement définie.
Je suis beaucoup moins sûr que le corps noir lui-même doive être à l’ « équilibre thermodynamique » comme entendu plus haut, comme l’énonce Kirchhoff : « Soit un corps soumis au rayonnement d'une cavité rayonnante en équilibre thermique à la température T. Selon son coefficient d'absorptivité, le corps absorbera une partie du rayonnement incident. Afin de conserver l'équilibre, il doit cependant restituer dans la même direction et à la même fréquence l'énergie reçue, afin de remplacer l'énergie empruntée à la cavité. »
Quoiqu’il en soit, pour que le corps soit à l’équilibre thermique stationnaire, ce qui est l’hypothèse de travail générale des thermiciens, il faut bien que les échanges soient stationnaires : il y a donc une certaine réciprocité « corps à l’équilibre thermique ↔ ssytème corps/environnement en régime stationnaire ».

Selon la définition, j’ai donc eu tort d’utiliser globalement le terme d’ « équilibre thermodynamique » d’emblée même s’il est couramment utilisé.

Il faut parler donc de régime statique, ou stationnaire.
Ce qui correspond manifestement à un équilibre, mais d’un autre ordre ….
♦ La surface du corps noir a une température qui n’évolue plus.
♦ La puissance qui rentre est égale à celle qui sort, ce qui se traduit par une égalité entre émissivité et absobtivité.

Quel serait le terme le plus approprié ?


Je suis loin d’avoir les connaissances des participants à cette discussion, et je serai heureux d’être corrigé, même si je ne suis pas SM …



@+

[Deedee81]

Faudra que je me documente sur la thermodynamique hors équilibre. C'est compliqué mais vachement intéressant.

[Amanuensis]

Quel serait le terme le plus approprié ?

On trouve en anglais le terme "stable stationary states", états stationnaires stables ; Prigogine parle de structures dissipatives selon un autre point de vue.

Ce sont des états stationnaires, non isolés (échangeant de l'énergie avec l'environnement, mais à bilan énergétique nul puisque stationnaires), loin de l'équilibre thermodynamique, et stables au sens où ils résistent à des petites perturbations.

Dissipatif : l'entropie de l'ensemble système + environnement augmente. Structure quand il n'y a pas l'homogénéité attendue à l'équilibre thermodynamique.

Un corps noir est dissipatif par exemple si l'énergie est apportée sous forme mécanique ou électrique (ampoule). (Question intéressante : dans quels cas n'est-il pas dissipatif en dehors de l'équilibre thermique avec son environnement ?)