Bonjour,
connaissant l'éclairement solaire reçu par un objet, connaissant aussi l'émissivité de cet objet, est ce qu'on peut calculer la température qu'atteindra cet objet.
A mon avis, cela pas doit être évident à calculer.
Merci pour vos conseils.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Bonjour ,
D'autant plus compliqué que la température d'équilibre résulte d'un bilan entre l'échauffement de l'objet ET les façons dont il se refroidit par la même occasion .
S'il n'y avait pas de perte , sa température monterait indéfiniment .
Mais il existe les pertes par conduction , par convection et par rayonnement qui vont permettre d'obtenir , selon une constante de temps plus ou moins longue , un état d'équilibre .
Donc , oui , on doit pouvoir calculer en modélisant l'objet , son support , etc , etc , en connaissant toutes les constantes et en sachant utiliser un bon logiciel de thermo ...
Euh... Quand même pas à plus de 5800°K pour lequel s'établirait l'équilibre thermique entre l'objet et le soleil.Envoyé par XK150
C'est ce que je pensais.
Est ce que la réponse de Gilgamesh sur un autre fil pourrait aider à effectuer ce calcul?
Pour compléter les réponses déjà apportées : ce qu'on appelle la température de rayonnement, c'est celle de la surface qui l'a émise. Dans le cas du Soleil, tu connais la réponse T = 5800 K.
Je pense qu'intuitivement tu conçois que pour atteindre cette température au niveau du sol, ça va être compliqué. Bien évidemment qu'une simple surface, même parfaitement noire, n'atteindra pas cette température en plein Soleil. La raison en est que la surface reçoit ce rayonnement à 5800 K d'une source, le disque solaire, qui ne fait qu'un demi-degré de diamètre angulaire dans le ciel. La surface reçoit une certaine puissance de cette fraction du ciel et en réemet dans toutes les autres direction à proportion de sa température. C'est cette puissance réémise sous forme d'infra-rouge que tu mesures avec un pyromètre. Comme le Soleil est angulairement petit, la température d'équilibre d'un corps recevant son rayonnement est petite.
L'équilibre est radiatif et dépend :
- de la constante de Stefan σ = 5,67.108 W·m-2·K-4
- des coefficients d'émissivité ε et d'absorptivité α des surfaces.
- de la puissance reçue. On va ignorer l'effet filtrant de l'atmosphère et se placer dans l'espace. On considère le flux reçu du Soleil ou constante solaire :
Φ=1361 W·m-2 à 1 UA du Soleil.
La température d'équilibre radiatif T d'une surface plane placée perpendiculairement au flux est :
En fonction du ratio α/ε, les température d'équilibre peuvent aller de -75°C (revêtement d'aluminium, α/ε = 0,25) à +155°C (revêtement doré α/ε = 5,55). Ça permet de moduler le contrôle thermique passif des satellites.
Si α = ε = 1 (corps noir parfait), T = 120°C
C'est en gros la température de surface de la Lune en plein midi (albédo très faible, pas d'atmosphère, durée d'ensoleillement de 14 jours). Tu ne peux pas aller plus haut simplement en exposant un corps noir au Soleil à 1 UA.
Pour que ta surface atteigne 5800 K, il faudrait que toute la voûte céleste et le sol lui même, rayonnent à 5800K. C'est à dire qu'on soit dans un four. C'est pour ça que dans toutes les expériences de rayonnement de corps noir on parle du rayonnement qui sort de la petite ouverture pratiquée dans une enceinte.
Et en plus de ça, bien entendu, il y a les échange de température avec l'air ambiant par conduction et convection qui vont limiter grandement la montée en température.
En concentrant le rayonnement du Soleil on peut "tricher" c'est à dire augmenter la puissance surfacique reçue Φ, mais même ainsi, on ne dépasse guère les 3000K ce qui est déjà remarquable.
Ceci dit, logiquement, en utilisant un dispositif permettant de projeter uniformément le rayonnement solaire sur un échantillon au sein d'une cloche à vide, on devrait atteindre la température de la surface du Soleil. Je ne sais pas si la manip a été tentée, le problème évidemment est qu'à cette température tout échantillon solide est vaporisé, et du coup perd son opacité. Et si on l'enferme dans une ampoule de verre elle va elle même se volatiliser.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le fond qui manque le moins.
Bonjour
Pas besoin de logiciel de thermo pour calculer ça, par contre il faut bien décrire le problème.
On peut prendre un exemple simple : Une sphère (un ballon de foot par exemple), exposé à un rayonnement de 800W/m² et absorbant 50% du rayonnement (le reste étant reflété).
L'objet étant sphérique on considère que l'échange par conduction est négligeable si il est posé sur une surface plane, on prend 10W/m²°C de coefficient d'échange avec l'air (rayonnement + convection).
L'objet reçoit une puissance correspondant à S (sa surface projetée) * 400W
Il dissipe 4S * 10 * Dt. Pour calculer l’élévation de température par rapport à l'ambiant il suffit de résoudre 400S = 40 S Dt ; Dt = 400 / 40 = 10°C
Re ,
Bien sûr , RomVi , mais vous avez choisi un objet simple , dans un cas simple : j'écrivais juste pour le cas le plus général ...
La réponse très documentée de Gilgamesh est aussi pour le cas général .
Dernière modification par XK150 ; 20/10/2017 à 08h02.
Même pour un objet plus complexe la démarche est sensiblement la même. La grosse difficulté dans ce genre de problème n'est pas d'appliquer un calcul, mais d'utiliser des paramètres physiques corrects (émissivité, conductivité...) et d'utiliser les bonnes régressions pour la convection.
