Le rayonnement des corps chauffés .

[invite61942757]

Bonjour , quel est l'origine de la couleur des corps chauffés ?
Merci .
-----

[Quantic star]

Salut !
Alors d'après ce que je sais il faut faire appel à la mécanique quantique. Lorsque tu chauffe un corps quelconque, tu lui procure de l'énergie. Cette énergie est utilisées pour exiter les électrons des atomes de ton matériau. C'est quand ces électrons sont désexité qu'ils émettent des photons ("paquets d'énergie") avec une fréquence (et donc une couleur) dépendant de l'énergis transportée par le photon (selon la formule E = hf, h étant la constante de Planck)
Voilà, en gros......

[invite61942757]

Merci beaucoup Quantic star .
Et lorsqu'on chauffe un morceau de fer , pourquoi sa couleur devient rouge ? Qu'est ce qui se passe au niveau microcopique ? Merci d'avance .

[invité576543]

Merci beaucoup Quantic star .
Et lorsqu'on chauffe un morceau de fer , pourquoi sa couleur devient rouge ? Qu'est ce qui se passe au niveau microcopique ? Merci d'avance .

Reprenons...

La température c'est du mouvement microscopique dans tous les sens. Comme il y a beaucoup d'atomes et qu'ils sont microscopiques, ces mouvements se moyennent et on ne voit pas de mouvement à notre échelle.

A cause des mouvements, les atomes se choquent les uns les autres, cela excite leurs électrons: dans certains cas, un électron récupère de l'énergie venant du choc. Ensuite, l'électron reperd cette énergie, en émettant un photon par exemple.

Plus la température est élevée, plus le mouvement est puissant, et plus l'énergie des chocs est grandes, et plus les électrons sont excités.

Donc l'énergie lumineuse augmente avec la température: elle augmente au total, mais elle augmente aussi comptée photon par photon: les photons émis sont statistiquement plus énergétiques.

Or la couleur d'un photon c'est son énergie. Un photon infra-rouge a moins d'énergie qu'un photon rouge, qui en a moins qu'un jaune, qui en a moins qu'un bleu, qui en a moins qu'un ultra-violet...

A la température ambiante, les photons émis sont infra-rouges et invisibles (sauf avec caméra spéciale, utilisation militaire pour la nuit par exemple). En augmentant la température, un mélange de photons IR et de photons rouges commencent à être émis (cas du fer porté "au rouge"!), puis en montant encore on obtient un mélange IR/rouge/jaune (on voit une couleur orangée), puis un mélange de tout le spectre visible (on voit du blanc), puis un mélange vu comme bleu, etc.

Ces couleurs sont visibles dans une flamme par exemple.

La couleur rouge du fer chauffé est donc simplement liée à sa température...

En espérant que ça répond, ...

Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite61942757]

Merci beaucoup mmy .
OK , j'ai compris mais il y a quelque chose qui ne va pas dans vos explications : le spectre émis par un coprs dont la température est > 0 degré Kelvin est constitué de radiations ayant toutes les longueurs d'onde possibles , selon vos explications ces radiations viennent de la déséxitation des électrons cela signifie que l'énergie d'un électron n'est pas quantifiée , non ? C'est à dire pour avoir un spectre constitué de toutes les longueurs d'onde possibles il faut que l'électron exité puissent avoir n'importe quelle valeur d'énergie ce qui n'est pas possible .

[invité576543]

Merci beaucoup mmy .
OK , j'ai compris mais il y a quelque chose qui ne va pas dans vos explications : le spectre émis par un coprs dont la température est > 0 degré Kelvin est constitué de radiations ayant toutes les longueurs d'onde possibles , selon vos explications ces radiations viennent de la déséxitation des électrons cela signifie que l'énergie d'un électron n'est pas quantifiée , non ? C'est à dire pour avoir un spectre constitué de toutes les longueurs d'onde possibles il faut que l'électron exité puissent avoir n'importe quelle valeur d'énergie ce qui n'est pas possible .

Bonsoir,

Ce que tu dis est vrai pour un atome isolé. Dans un solide, en particulier dans un métal, l'énergie des électrons des couches extérieures est influencée par une grande quantité de noyaux. Les résultats du cas isolé ne s'appliquent plus.

Le résultat est un spectre d'énergie très complexe, assimilable au continu. C'est quantifié d'après la théorie, mais sur un nombre tellement grand de niveaux que cela revient, pour ce qui nous intéresse, au même de considérer le spectre comme continu. (Aucun instrument ne permet pour le moment de voir autre chose qu'un spectre continu dans le cas thermique.)

Il y a des cas où le spectre atomique apparaît: par exemple le sodium chauffé va émettre des raies dans le jaune, effectivement expliqué par la quantification des énergies des électrons. Dans ce cas les atomes sont séparés (gaz). C'est exploité dans les feux d'artifice, pour donner différentes couleurs en choisissant certains atomes ou molécules...

Il y a d'autres cas complexes où l'arrangement cristallin a un effet marqué sur le spectre, cela donne les couleurs que l'on voit à température courante.

Dans le cas du fer au rouge, mais aussi du charbon et d'énormément de matériaux, à la température au rouge le rayonnement thermique continu est largement dominant...

En espérant que cela répond?

Cordialement,

[invite61942757]

Merci beaucoup , votre réponse est très interessante et claire .

Dans un solide, en particulier dans un métal, l'énergie des électrons des couches extérieures est influencée par une grande quantité de noyaux. Les résultats du cas isolé ne s'appliquent plus.

Le terme ''électrons des couches extérieures" que vous avez employé désigne les électrons libres du métal ou bien il désigne les électrons de la couche externe de l'élément métallique (les électrons libres sont comptés parmi les électrons de la couche externe de l'élément métallique) ? Merci d'avance.

[invité576543]

Merci beaucoup , votre réponse est très interessante et claire .

Le terme ''électrons des couches extérieures" que vous avez employé désigne les électrons libres du métal ou bien il désigne les électrons de la couche externe de l'élément métallique (les électrons libres sont comptés parmi les électrons de la couche externe de l'élément métallique) ? Merci d'avance.

Couche extérieure au sens atomique. Les électrons les plus proches des noyaux ne sont pas libres. Les électrons les plus lointains, moins liés au noyau, sont "libres" au sens où ils ne sont pas "coincés" sur un noyau particulier, ils se déplacent librement dans le cristal (ce qui rend les métaux conducteur par exemple).

Cordialement,