Rayonnement thermique : qu'est-ce que c'est ?

On qualifie de rayonnement thermique la quantité d'énergie qu'un corps dont la température diffère du zéro absolu cède sous la forme d'un rayonnement de nature électromagnétique et de longueur d'onde comprise entre 0,1 et 100 micromètresmicromètres.

Rayonnement thermique et chaleur

Le rayonnement thermique représente, avec la convection et la conduction, l'un des phénomènes physiques qui autorisent le transfert de chaleurchaleur. Son signe particulier : il ne nécessite pas la présence d'un milieu matériel intermédiaire et peut donc transporter de la chaleur à travers le vide. Ainsi, c'est grâce au rayonnement thermique que le SoleilSoleil nous transmet, presque instantanément, sa chaleur.

Un rayonnement fonction de la température

Le rayonnement thermique résulte de la transition d'électronsélectrons entre deux états d'énergie. Selon la loi de PlanckPlanck, le passage d'un niveau d'énergie à un niveau d'énergie inférieur s'accompagne de l'émissionémission d'un rayonnement.

Ainsi, un corps placé à une température donnée émet des ondes électromagnétiquesondes électromagnétiques de fréquencesfréquences différentes. La répartition de ces fréquences -- ou le spectrespectre du rayonnement -- et la quantité d'énergie émise dépendent de la température du corps. Plus celle-ci est élevée, plus le rayonnement thermique s'avère intense aux courtes longueurs d'onde. Un corps qui, pour une température donnée, émet le maximum d'énergie est appelé « corps noircorps noir ».

Le corps noir et la loi de Stefan-Boltzmann

Dans le cas idéal qu'est le corps noir, parfaitement absorbant et émettant, on utilise souvent la loi de Stefan-Boltzmann pour calculer le rayonnement thermique. Cette loi stipule que l'énergie totale rayonnée par unité de surface d'un corps noir est proportionnelle à la quatrième puissance de sa température absoluetempérature absolue. Ce principe fondamental explique pourquoi les objets plus chauds rayonnent plus d'énergie que les objets plus froids.

Applications pratiques du rayonnement thermique

Le rayonnement thermique a de multiples applicationsapplications dans notre quotidien et dans diverses industries. Par exemple, il est essentiel dans la conception des thermocouples pour mesurer des températures élevées, et dans les technologies d'imagerie thermique utilisées tant en médecine qu'en surveillance environnementale.

En astrophysiqueastrophysique, l'étude du rayonnement thermique permet de déterminer les températures de planètes et d'étoilesétoiles lointaines, nous donnant des indices sur leurs propriétés physiques et leur composition.

Le rayonnement thermique dans l'environnement

Sur Terre, le rayonnement thermique joue un rôle clé dans l'équilibre énergétique entre la surface terrestre, l'atmosphèreatmosphère et l'espace. Les gaz à effet de serregaz à effet de serre, comme le CO₂ et le CH₄, absorbent une partie de ce rayonnement, le réémettant sous forme de chaleur et contribuant au réchauffement climatiqueréchauffement climatique.

Des travaux de recherche et articles disponibles sur des plateformes telles qu'articles de recherche sur le rayonnement thermique permettent d'approfondir les détails scientifiques du rayonnement thermique et ses diverses implications. Des études pointues sur le sujet y sont régulièrement publiées.