Température et rayonnement infrarouge

[invitea548bc17]

Bonjour,

J'ai plusieurs questions dans le cadre de mes études, car j'ai un projet qui concerne la chauffe d'aliments, et j'aimerais comprendre le phénomène physique qui est derrière. En effet, il semble que le rayonnement infrarouge y joue un rôle fondamental, et j'aimerais bien savoir dans quelle mesure.
-En quoi le rayonnement infrarouge est la partie du rayonnement indispensable pour chauffer ? Qu’est-ce qu’il y a d’autre dans le rayonnement et quelle est son utilité ?
-Dans quelle mesure le matériau influe sur la quantité d’infrarouge qui passe ?(verre, plexiglas, ou autre plastique transparent)

Je vous remercie à l'avance de votre réponse, car j'ai vu que sur ce forum, on trouve des personnes tres competentes qui peuvent répondre aux questions. Cela me sera très utile dans mes recherches. J'ai conscience en effet que j'ai encore beaucoup à apprendre...
A bientôt!
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[mamono666]

bjr, sur cet article déjà tu pourras t'informer sur les modes de transfert de chaleur et en particulier le rayonnement:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_de_chaleur

[mamono666]

Et plus précisement sur la longueur d'onde du rayonnement, tu as la loi de déplacement de Wein, qui te donne une indication entre la longueur d'onde du pic d'emission pour une température donnée.

http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_...cement_de_Wien

tu constates que pour avoir une température de 20°C (environ 300K) on tombe sur des infrarouges.

[mbochud]

Bonjour,
On commet souvent l’erreur de croire que l’infrarouge a un pouvoir chauffant plus élevé que le visible. Cela est dû au fait que des sources relativement froides ( 150C à 300C par exemple) émettent de la chaleur sans émettre de la lumière visible. Cela est dû au fait que pour ces températures, le maximum du spectre est dans le visible (loi de Wien comme dit mamono666). Mais pour le soleil par exemple l’intensité max. est dans le jaune et pas l’infrarouge.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6ed3677d]

Mais pour le soleil par exemple l’intensité max. est dans le jaune et pas l’infrarouge.

Pour chauffer des aliments, on va peut-être plutôt taper vers 150 degres que 6000 non ?

Un micro-onde utilise des ... micro-ondes !

[mbochud]

Pour chauffer des aliments, on va peut-être plutôt taper vers 150 degres que 6000 non ?

Un micro-onde utilise des ... micro-ondes !

Techniquement parlant, c’est beaucoup lus simple de faire une source basse température (par effet joule dans une résistance) et qui aura donc son max. dans l’infrarouge.

Dans le cas d’un micro-onde, c’est tout autre chose. Son spectre d’émission n’est pas celui du corps noir et l’on ne peut pas lui associer une température. On n’émet que dans une bande de fréquence de rotation vibration de la molécule.

[invitea548bc17]

Merci beaucoup pour votre rapidité! J'ai donc grace a vous une partie des reponses que j'attendais. Je vais donc maintenant reformuler ma question ainsi : Puisque maintenant j'ai compris que lorsqu'un corps est chaud, il emet dans l'infrarouge, a l'inverse, j'ai une autre question : est-ce que la partie infrarouge du rayonnement est celle qui chauffe? En effet, je travaille dans le cadre de mes etudes sur des fours solaires, ce sont des fours qui marchent uniquement avec l'energie du soleil, sans utiliser ni gaz, ni electricite, ni bois. Certains de ces fours marchent grace a l'effet de serre : les rayons du soleil passent a travers le vitrage et par confinement, l'ensemble chauffe. Pour cela, il est tres important de comprendre comment le rayonnement va avoir son efficacité pour cuire la nourriture. Or quelqu'un qui est professionnel dans les fours solaires m'a dit qu'il fallait absolument que l'infrarouge passe a travers le vitrage pour que la nourriture puisse chauffer. Est-ce vrai? Et si oui, est-ce qu'il existe certains materiaux pour lesquels il passe, et d'autres pour lesquels il ne passe pas?
Je vous remercie pour votre reponse, cela me permettra d'avancer sur mes recherches notablement! En tous cas, c'est super que vous repondiez parce que c'est vraiment votre domaine, et c'est vous qui etes le plus capables de me donner les informations utiles autant qu'adaptees...

[invite6ed3677d]

Bonjour,

Les corps chauds (c'est à dire tous !) émettent dans toutes les longueurs d'ondes. L'energie émise se répartie de telle facon que la majorité du rayonnement se fasse dans un domaine de longueur d'onde qui dépent de la température : c'est la loi de Wien (c'est une approximation mais ca marche pas mal).

Plus le corps est chaud, plus le maximum de l'énergie émise se trouve dans les faibles longueurs d'ondes (gamma, X, UV, visible coté bleu ...). Au contraire, les corps moins chaud émmettent du coté IR (infrarouge), radio ...

La loi de Wien, simplifiée, s'écrit

où lambda_m est la longueur d'onde correspondant à l'energie maximale et T la température.

Pour emettre avec le maximum en IR, disons , lamda = 8microns, il faut donc 363 kelvin ou 90 degrés Celsius.


Je suppose que les fours dont tu parles ne sont pas aussi chauds, donc il faut un rayonnement de plus grande longueur d'onde que 8 microns. Il est donc vrai que c'est majoritairement l'infrarouge (à plus de 8 microns) qui va chauffer le four solaire et donc, il faut que le vitrage laisse passer ce rayonnement.

Maintenant il faut savoir que les matériaux sont plus ou moins opaques aux rayonnements en fonction de la longueur d'onde donc il est possible que le vitrage laisse passer la lumière visible et atténue (trop) fortement l'IR.
Il se passe la même chose avec la couche d'ozone qui laisse bien passer le rayonnement visible et beaucoup moins bien les UVs (attention, ce n'est jamais tout ou rien ! sinon on ne bronzerait pas !).

[mbochud]

« est-ce que la partie infrarouge du rayonnement solaire est celle qui chauffe? »mageflor
Non, c’est vrai que le 50% de l’énergie est à des longueurs d’onde plus grande que le rouge 700nm (qui constitue l’infrarouge).
Mais le verre transmet de 300nm à 2800nm environ et c’est donc la très grande majorité du spectre solaire qui le traverse. (Le rayonnement solaire au delà de 2800nm est faible.)

http://www.chromacol.com/factsheets2...ifications.pdf

Le fait d’ajouter un vitrage ne réduit que peu l’intensité de chauffage (15% environ) et réduit efficacement la réémission dans l’infrarouge lointain émis par la casserole.
Le verre ordinaire est donc approprié pour cette application.

« Il est donc vrai que c'est majoritairement l'infrarouge (à plus de 8 microns) qui va chauffer le four solaire »Tonton Nano
Non, c’est totalement négligeable. Ce qui est à plus de 8000nm c’est le rayonnement émis par la casserole.

NB
« (attention, ce n'est jamais tout ou rien ! sinon on ne bronzerait pas !). »
Les UV arrêtés par la couche d'ozone ont une longueur d’onde plus courte que ceux qui font bronzer.