vitessedelalumièreco=3e8co=LambdafEmittanceE (émisparlasurfacesource):fluxd'énergie par rapport à la surface de la source
Eclairement G ( reçu par la surface réceptrice) : flux d'énergieparrapportàlasurfacedurécepteurfluxQ°eestémispourdifférenteslongueursd'ondes
Flux monochromatique Q°lambda e : puissance émise à une certaine longueur d'ondedanstoutl'espace
Q°e = int lamdba = 0 à inf de Q°lambdae dlambda
Angle solide dw = sin tetadodphi =dS/r2
Intensité énergétique spectrale Ilambdaoxe comme
le flux rayonné à une longueur d'ondeLambdaparunesourcedansunedirecttiondonnéeautourdel'angle solide élémentaire dw
Intensité énergétique totale =
Ioxe = Int =Lambda 0 à inf de ILambdaox e dlambda
Luminance monochromatique L lambda ox e :
Le flux rayonné par un corps à une certaine longueur d'ondeLambdaparunitedesurfaceDsigmadececorpsperpendiculaireàladirectionTetaphietd'emission et par unité d'angleSoit=d2Q°lambdaoxe/dSIGMAcostetasintetadtetadphiLoxe=intde0àInfLlambdaoxe (Lambdatetaphi)dLambdaEmittancemonochromatiquehémisphériquecommelefluxrayonnéàunecertainelongueurd'onde Lmbda par un corps par unité de surface Emettrice dSIGMA soit :
Elambda = dQ°lambdae /dSIGMA
soit Elambda = Intphi = 0 à2pi Int teta = 0 à pi/2 L Lambda ox e cos teta sin teta d teta d phi
Emittance totale E = int lambda = 0 à inf Elambda dLambda
Emittance totale E = int Lambda =0 à inf int phi = 0 à 2pi int teta = 0 à pi/2 de L lambda ox e cos teta sin teta d teta d phi d Lambda
Loi de Lambert pour une surface émettrice
Une surface obéit à la loi de Lambert si la luminance est constante dans toutes les directions, elle est aussi dite surface lambertienne
Dans ces conditions l'emittancenedépendpkusdesparamètresd'angle donc l'emittancehémisphériqueest:Elambda=piLlambdaeDemêmepourl'emittance hémisphérique totale :
E = pi Le
dans ces conditions Ie =LdSIGMAcos teta
Flux incident : puissance rayonnée par une source dans tout l'espaceetreçueparuncorpsrécepteurFluxmonochromatiquereçuQ°lambdai:puissancereçueparunecertainelongueurd'onde dans tout l'espaceQ°v=intLambda=0àinfdeQ°LambdaidLambdaQ°Lambdai:puissancereçueàunecertainelouanged'onde dans tout l'espaceQ°=intLambda=0àinfQ°lambdaidLambdaLoidedeLambertpourunesurfaceréceptrice:unesurfaceobéitàlaloideLambertsilaluminanceestconstantedanstouteslesdirections,elleestaussiditesurfacelambertienneDanscesconditionsl'éclairement ne dépend plus des paramètres d'angle,doncl'éclairement hémisphérique est :
Glambda = pi Lambda i
de même l'éclairementhémisphériquetotale:G=piLiLerayonnementincidentsurunesurfacepeutêtreabsorbé,transmisouréfléchiendifférentesproportions.Transmission:radiationtraversantunmilieuAbsorption:laradiationinteragitaveclemilieuetaugmentesonénergirinterneRéflexion:lefluxradiatifincidentestrenvoyéversuneautredirectionparlasurfaceSoitcoeffd'absorption alpha = Gabs /G
coefficient de réflexion ro = Gref /G
coefficient de transmission to = Gtr /G
avec G = Gabs + Gref + Gtr
1 = alpha + ro + to
Pour un composant opaque To = 0 soit
1 = alpha + ro
Un corps qui réfléchit toutes les radiations thermiques incidents
Corps spéculaire si la réflexion est régulière
Corps blanc si la réflexion est diffuse
1 = ro
Pour un corps transparent to = 1
Pour une surface opaque il est possible de définir la radiosité
Eclairement G : flux incident sur une surface
Emittance E : flux émis par une surface ( source )
Réflexion Gref : partie réfléchie du flux incident
Radiosité J = flux de chaleur total qui quitte la surface
J = E + Gref
Soit J = E + roG
La radiosité est lié à la luminance qui est émise et réfléchie par la surface en toutes les directions
J lambda = Int phi = 0 à 2pi int teta =0 pi / 2 L lambda, e+r ( lamdba teta phi ) cos teta sinteta d teta d phi
Elle ne dépend que de la longueur d'ondeLaradiositétotale:J=Intlambda=0àinfdeJLambdadLambdaLecasdelaLoideLambertenprésencedesurfacesisotropesJlambda=piLlambdae+rsoitpourlaradiositéhémisphériquetotale:J=piLe+rLadensitédefluxradiatifnetd'une surface est la différence entre la radiosité et l'éclairementq°rad=J-GUncorpsnoirestunesurfaceidéalequi:IlabsorbetoutlerayonnementincidentLerayonnementd'un corps noir est plus grand que celui de toute autre surface à la même T
Le rayonnement du corps noir est isotrope ( mê qq soit la direction dans laquelle il émet )
Pour le corps noir :
alpha = 1 et ro = 0 to = 0
La neige est presque un corps noir aux radiations infrarouges
L lambda,b (lambda, T) = 2hco2/Lambda^5(hco/e^lambdakbT - 1)
où h = 6.626 e -34 kb = 1.381 e -23 co = 2.998 e8
Puisque le corps noir est un émetteur isotrope, pour la Loi de Lambert, l'émittancespectraleducorpsnoirElambda,best:Elambda,b(Lambda,T)=PiLLambda,B (Lambda,T)ELambda,b (Lambda,T)=C1/Lambda^5((e^(C2/lambdaT))-1)oùC1=2hco2=3.742e8oùC2=hco/kb=1.439e4LoidePlanck:lavariationdeladistributiondel'émittance monochromatique selon la longueur d'ondeestappeléedistributiond'énergie spectrale
ELambda,b(Lambda,T) puissance émise par la surface noire (dans toutes les directions), à une longueur d'ondedonnée,paruneunitéd'intervalle de longueurs d'ondeautourdeLambdaL'émittance dans l'intervalledLambdaestElambda,b(Lambda,T)DLambdaEmittancetoaleémiseparuncorpsnoirestdonnéepar:Eb=intlambda=0àinfElambda,blambdaLoidePlanckpouruncorpsnoir:LLambdab(LambdaT)=2hco2/Lambda^5(exp(hco/lambdaKbT)-1)Elamdba,b(Lambda,T)=piLLamdbda,b(Lambda,T)LaLoideWien:C2/LambdaTtrèsgranddonnee^C2/LambdaT>>1LaloidePlanckseréduità:Elambda,b (Lambda,T)=C1/Lambda^5(e^C2/LambdaT)LambdamaxT=C2/4.965LambdamaxT=2898micromKLaloideWien:LambdamaxT=C3=2898micromKEb=int0àinfC1dLambda/Lambda^5(e^C2/LambdaT-1)Eb=sigmaT^4sigma=5.670e-8EnoncédelaloideStefanBoltzmann:l'énergie émise par un corps noir par unité de temps et unité de surface est proportionnelle à la puissance quatrième de sa température
Eb = sigma T^4
sigma = 5.670 e-8
e(T)=E(T)/Eb(T)
Si on connait l'emissivitéd'une surface, il est simple de déterminer son émittance par rapport au comportement d'uncorpsnoirE(T)=e(T)Eb(T)=e(T)sigmaT^4LoideKirchhoffAl'équilibre thermique, le coefficient d'absorptiond'un corps réel est égal à son émissivité
e = alpha
Corps gris :
alpha < 1
espilon < 1
E = epsilon sigma T^4
epsilon est compris entre 0.3 et 0.9
Q°op = Q°Delta op = Uop Sop (Teq - Ti)
Teq = Te + alpha G/he
Q°w = Q°s + Q°delta T,w
Q°s = Sw * g * G
Q°delta T, W = Uw *Sw * (Te - Ti )
FS = Q°s /SG *
= to + Nialpha
Ni fraction réémise
alpha coeff d'absorptiondelasurfaceTcoefficientdetransmissiondelasurfaceLoideLambert:Glambda=piLiLambdaG=piLiRayonnementdescorpsréels:Q°w=Q°s+Q°deltaT,wQ°s=Swg*GQ°deltaT,W=UwSw(Te-Ti)Rayonnementdanslaparoiopaque:Q°op=Q°deltaT,op=UopSop(Teq-Ti)Teq=Te+alphaG/he
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