Comment la chaleur est-elle transférée par rayonnement ? 5 faits que vous devez savoir

Il existe différentes manières de transférer la chaleur comme la conduction, convection et rayonnement. Dans cet article, nous verrons en détail comment la chaleur est transférée par rayonnement.

Contrairement à la conduction et à la convection, le rayonnement est un mode de transfert de chaleur qui ne nécessite aucun contact physique entre la source de chaleur et l'élément chauffé, comme c'est le cas pour les deux. Le rayonnement thermique, souvent appelé rayonnement infrarouge, a la capacité de transmettre de la chaleur à travers un espace vide. Il s'agit d'un type de rayonnement électromagnétique utilisé en électronique. Lorsque le rayonnement se produit, aucune masse n'est transférée et aucun support n'est requis pour faciliter le processus. Il y a beaucoup de exemples de transfert de chaleur par rayonnement dans notre vie de tous les jours comme la lumière du soleil, le feu de camp, le charbon, etc.

Comment la chaleur est-elle transférée par rayonnement

Crédits d'image: "080731-1040630"(CC BY 2.0) par Renonciation X

Explication:

Le rayonnement thermique est produit par la collision interne de particules dans une matière lorsque sa température dépasse le zéro degré Celsius absolu. Le rayonnement thermique est toujours émis par toute matière dont la température est supérieure au zéro degré Celsius absolu. De la même manière que tous les autres rayonnements électromagnétiques, le rayonnement thermique peut voyager à travers l'espace sans avoir besoin d'un milieu, et c'est pourquoi l'énergie du Soleil peut atteindre la Terre.

Le rayonnement créé par les collisions interatomiques entre les particules chargées, qui transfèrent l'énergie du corps émetteur sous forme de rayonnement électromagnétique, est appelé rayonnement thermique ou rayonnement infrarouge. Ces rayons d'énergie peuvent être absorbés par d'autres objets distants, ce qui entraîne une augmentation de l'énergie interne des particules de cet élément. Cela fait que les particules de cet objet se déplacent plus rapidement et entrent en collision plus fréquemment, libérant de l'énergie sous forme de chaleur et entraînant une élévation de la température de l'objet en question.

Le rayonnement thermique, par opposition à d'autres types de transmission de chaleur tels que conduction ou convection, peut être focalisé sur un point focal en utilisant des miroirs réfléchissants, ce qui est fait dans la production d'énergie solaire pour produire de l'électricité.

La constante de Stefan-Boltzmann pourrait être utilisée pour calculer la vitesse à laquelle l'énergie thermique est transférée par rayonnement.

FUSDUFGvKsGh5NR

Où, = flux de chaleur 

= émissivité 

= constante de Stefan-Boltzman 

T = température absolue

Le transfert de chaleur dans deux corps peut être calculé comme suit :

L'explication scientifique du transfert de chaleur par rayonnement indique que toutes les choses au-dessus du zéro absolu génèrent un rayonnement électromagnétique dû aux oscillations des particules chargées. Ainsi, tout dans notre cosmos émet un rayonnement.


FAQ's

Q. Qu'entendez-vous par chaleur?

Ans: En termes simples, la chaleur n'est qu'une sensation de chaleur.

Les molécules et les atomes sont les éléments constitutifs de tout matériau. Ces atomes se déplacent constamment dans une variété de directions (translation, rotation, vibration). Le mouvement des atomes et des molécules entraîne la génération de chaleur ou d'énergie thermique. L'énergie thermique peut être trouvée dans toutes les choses. Plus la quantité de mouvement que les atomes ou les molécules ont, plus la quantité de chaleur ou d'énergie thermique qu'ils auront.

Q. Qu'entendez-vous par température ?

Ans: Une quantité qui représente les sensations de chaud et de fraîcheur.

La valeur moyenne de l'énergie pour tous les atomes et molécules d'un système spécifié est représentée par la température. La température d'un système est indépendante de la quantité de substance présente dans le système. Ce n'est rien de plus qu'un moyen de l'énergie d'un système dans son ensemble.

Q. Comment la chaleur est-elle transférée ?

Ans: La chaleur peut être transférée d'un endroit à un autre par trois mécanismes différents : la conduction, la convection et le rayonnement. 

La conduction et la convection nécessitent toutes deux le transfert de chaleur grâce à l'utilisation de matériaux. La transmission d'énergie thermique d'un système à un autre est inévitable s'il existe effectivement un écart de température entre les deux.

Comment la chaleur est-elle transférée par rayonnement

Générique de l'illustration: Unité Kmecfi, Chaleur-transmission-moyens1, CC BY-SA 4.0

  • Conduction: Le mouvement de l'énergie thermique entre des matériaux qui sont en contact direct les uns avec les autres est appelé conduction. Mieux vaut le conductivité du matériau, plus la chaleur sera transportée rapidement. Le métal a d'excellentes propriétés de conduction thermique. Lorsque la chaleur est fournie à un matériau, les particules acquièrent plus d'énergie et vibrent davantage, ce que l'on appelle la conduction. Ces molécules entrent ensuite en collision avec des particules voisines, leur transférant une partie de son énergie dans le processus. Ce processus se poursuit ensuite, transférant l'énergie de l'extrémité chauffée du matériau à l'extrémité la plus froide du matériau.
  • Convection:  La convection est le processus par lequel l'énergie thermique est transportée des environnements chauds aux environnements froids. Lorsque des portions plus chaudes d'un liquide ou d'un gaz remontent à la surface d'une zone plus froide du liquide ou du gaz, la convection se produit. Après cela, un liquide ou un gaz plus froid remplace les régions plus chaudes qui sont montées plus haut dans l'atmosphère. En conséquence, un modèle de circulation continue est créé. Les courants de convection créés par l'ébullition de l'eau dans une casserole en sont un excellent exemple. La convection peut également être observée dans l'atmosphère, ce qui est un autre exemple notable. Lorsque la surface de la terre est chauffée par le soleil, l'air chaud monte et l'air froid entre, créant un effet de serre.
  • Radiation: Contrairement à la conduction et à la convection, le rayonnement est une forme de transfert de chaleur qui ne nécessite aucune interaction corporelle entre la source de chaleur et l'objet chauffé, comme c'est le cas pour les deux. Le rayonnement thermique, souvent appelé rayonnement infrarouge, a la capacité de transmettre de la chaleur à travers un espace vide. Il s'agit d'un type de rayonnement électromagnétique utilisé en électronique. Lorsque le rayonnement se produit, aucune masse n'est transférée et aucun support n'est nécessaire pour faciliter le processus. Le rayonnement peut être représenté par la chaleur émise par le soleil ou la chaleur émise par le filament d'une ampoule, par exemple. 

Q. Lequel des processus est considéré comme un processus rapide de transfert de chaleur ?

Ans: Le transfert de chaleur par rayonnement est le processus rapide et rapide par rapport aux deux autres types de transfert de chaleur, à savoir la conduction et la convection.

Nous savons tous que le rayonnement est la voie de transmission de chaleur la plus efficace, car le rayonnement se déplace à la vitesse de la lumière, ce qui est extrêmement rapide. La conduction est la forme de transport de chaleur la plus lente car elle se produit de particule à particule et est donc la plus inefficace.


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