REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université M’Hamed BOUGARA –Boumerdes Faculté de technologie Département : Génie Mécanique Master I : Electromécanique THEME Module : TP thermodynamique appliqué Elaboré par :  TAABASET Sarah  AYADI Chams Eddine Suivi par : LMERI.Y Année universitaire : 2019/2020 Transfert thermique par rayonnemrnt 1. INTRODUCTION ............................................................................................................................... 3 2. Définition ......................................................................................................................................... 3 3. Rayonnement thermique et chaleur : ............................................................................................. 3 4. Un rayonnement fonction de la température ................................................................................. 4 5. Types du transfère thermiques par rayonnement ......................................................................... 4 6. Nature du rayonnement .................................................................................................................. 4 7. Les lois du rayonnement ................................................................................................................. 8 8. Conclusion : ................................................................................................................................... 11 9. Bibliographie .................................................................................................................................. 12 1. INTRODUCTION La thermodynamique est une science fondamentale de l'énergie et son objectif principal est d'étudier différents états de la matière, d'échanger le travail et la chaleur entre les corps et d'interagir avec la mécanique des fluides et le transfert de chaleur. Le transfert de chaleur est une partie essentielle de la thermodynamique appliquée et peut être trouvé sous de nombreuses formes :  Transfert thermique conducteur  Transfert de chaleur par convection  Transfert de chaleur par rayonnement Au cours de ce travail, nous entreprendrons une étude approfondie sur le transfert thermique par rayonnement. 2. Définition 1-la thermodynamique : La thermodynamique est la science qui étudie les lois de transformation de l’énergie . 2-le transfert thermique : Énergie en transit dû à une différence de température ; il y a plusieurs modèles de transfert thermique conduction convection et rayonnement.  la conduction, due à la diffusion progressive de l'agitation thermique dans la matière ;  la convection, transfert thermique qui accompagne les déplacements macroscopiques de la matière ;  le rayonnement, qui correspond à la propagation de photons. 3. Rayonnement thermique et chaleur : Le rayonnement thermique représente, avec la convection et la conduction, l'un des phénomènes physiques qui autorisent le transfert de chaleur. 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 Soleil nous transmet, presque instantanément, sa chaleur. 4. Un rayonnement fonction de la température Le rayonnement thermique résulte de la transition d'électrons entre deux états d'énergie. Selon la loi de Planck, le passage d'un niveau d'énergie à un niveau d'énergie inférieur s'accompagne de l'émission d'un rayonnement. Ainsi, un corps placé à une température donnée émet des ondes électromagnétiques de fréquences différentes. La répartition de ces fréquences -- ou le spectre 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 noir ». 5. Types du transfère thermiques par rayonnement On peut distinguer les rayonnements corpusculaires (ou particulaires) par le type de particule auquel ils sont associés. Il peut par exemple s'agir de neutrons, de protons, d'électrons (ou de positrons), de particules alpha, de photons, de neutrinos ou de muons. Il existe également des rayonnements ondulatoires ;  rayonnement électromagnétique (rayons X, lumière visible, etc.) ;  rayonnement acoustique (ou sonore), correspondent à la propagation d'énergie sous la forme d'une onde, ici une onde mécanique ;  rayonnement gravitationnel (ondes gravitationnelles). La dualité onde-particule enseigne que décrire un objet quantique nécessite de le considérer à la fois comme une particule et une onde. Ainsi, un rayonnement électromagnétique, peut être considéré comme un flux de photons ou comme la propagation d'une onde électromagnétique. 6. Nature du rayonnement Tous les corps quel que soit leur état émettent un rayonnement de nature électromagnétique. Cette émission d’énergie effectue au détriment de l’énergie interne du corps émetteur. Le rayonnement se propage de manière rectiligne à la vitesse de lumière , il est constitué de radiations de différents longueurs d’onde comme la démontré l’expérience de William Herschel L'expérience d'Herschel En 1773, Herschel s'intéressa à l'astronomie et acheta les outils qui lui permirent de fabriquer son premier télescope. Il consacra les années qui suivirent à la construction de télescopes et à l'observation du ciel nocturne. Herschel est aujourd'hui connu pour son télescope de 12 m de longueur focale (le plus grand à l'époque), pour sa découverte de la planète Uranus, pour son catalogue d'étoiles doubles et bien sûr pour sa découverte du rayonnement infrarouge. Pendant toute sa carrière d'astronome au service du Roi George III d'Angleterre, il travailla avec sa sœur, Caroline Herschel, qui était son assistante et l'aidait dans son exploration systématique du ciel. Caroline Herschel était également une observatrice chevronnée; elle découvrit de nombreuses comètes et publia elle aussi un catalogue d'étoiles doubles. GAUCHE - Principes de l’expérience de William Herschel pour mesurer l’infrarouge. À DROITE - Spectre du rayonnement calorifique mesuré par Herschel en 1800. La zone sombre délimitée par le périmètre ASQA correspond au rayonnement invisible absorbé par le thermomètre d'Herschel en fonction de la couleur calorifique, i.e. de l'angle de réfraction. La zone vide comprise dans le périmètre GRQG représente le pouvoir d'illumination de la lumière visible, c'est d'après Herschel la capacité qu'une couleur a d'illuminer les objets. Crédits : Herschel, 1800, Philosophico Transactions vol. 45 Durant une courte période de sa vie, quelques mois de l'année 1800, Herschel étudia le spectre solaire et découvrit l'existence du rayonnement infrarouge qu'il appela la chaleur radiative. Herschel utilisa un prisme de verre pour diffracter la lumière du Soleil et plaça trois thermomètres sur une table sur laquelle se projeta le spectre solaire. Deux de ces thermomètres furent utilisés comme étalons pour mesurer les variations de la température ambiante. Il déplaça le troisième thermomètre pour mesurer l'élévation de température associée à chacune des couleurs prismatiques. Il s'aperçut alors que la température continua à augmenter alors que le thermomètre eut déjà dépassé le spectre visible du côté de la couleur rouge. Herschel venait de détecter pour la première fois le rayonnement infrarouge émis par le Soleil. Figure 1 : principe de l’expérience de William Herschel Classification Les grandeurs physiques seront distinguée selon La composition spectrale de rayonnement Si la grandeur est relative à l’ensemble du spectre elle est dite totale Si elle concerne un intervalle spectral étroit autour d’une longueur d’onde elle est dite monochromatique La distribution spatiale du rayonnement Si la grandeur est relative à l’ensemble des directions de l’espace, elle est dite hémisphérique Si elle caractérise une direction donnée de propagation elle est dite directionnelle : GX Définition : Le corps noir et un corps gris du rayonnement En physique, un corps noir est un corps capable d'absorber complètement toutes les radiations électromagnétiques incidentes sur sa surface. ... Les corps noirs, comme tous les autres corps, émettent des radiations comprises dans un spectre caractéristique qui dépend exclusivement de la température absolue. Un corps gris est un objet théorique dont l'absorptivité, c'est-à-dire la fraction absorbée du rayonnement électromagnétique reçu, serait indépendante de la longueur d'onde. Rayonnements, sources, unités L’exposition aux rayonnements ionisants peut-être interne ou externe. De par leur énergie, certains rayonnements ionisants peuvent être pénétrants, c’est à dire qu’ils peuvent traverser la matière. Un décret publié en juin 2018 définit le niveau de référence et la contrainte de dose. Types de rayonnements Rayonnement alpha  Particules composées de noyaux d’hélium  Ce rayonnement alpha est très peu pénétrant, car constitué par une particule lourde, il est arrêté par le moindre obstacle, par exemple la peau ou une feuille de papier.  Par contre il est dangereux d’inhaler un émetteur alpha, tel que le pollonium 120. Rayonnement bêta  Il est plus énergétique et beaucoup plus pénétrant.  Il traverse un peu la peau.  Il faut une feuille métallique pour arrêter ce rayonnement. Rayonnement gamma  C’est un rayonnement électromagnétique.  Les particules sont des photons gamma, particules sans masse, donc très pénétrantes, mais n’étant pas chargées, elles interagissent peu avec la matière. Rayonnement X  Les rayons X sont des photons  ll faut un écran plombé pour arrêter ce rayonnement. Exposition externe ou interne aux rayonnements ionisants Exposition externe Il s’agit de rayonnements de sources situées en dehors de l’organisme :  soit sources radioactives scellées = irradiation externe,  soit sources radioactives non scellées ( en laboratoires de recherche) = contamination radioactive externe. Générateur de rayons X: il fonctionne à l’électricité.  S’il est éteint, il n’y a aucun risque.  Si l’appareil est en fonctionnement, le danger existe. Pas de source radioactive dans ce type d’appareil. Exposition interne Il s’agit de rayonnements de substances radioactives introduites dans l’organisme par :  inhalation,  ingestion,  voie cutanée Il en résulte une contamination radioactive interne. Unités La période  C’est le temps nécessaire pour que la radioactivité diminue de moitié. Le Becquerel  C’est l’unité qui permet de mesurer l’activité de la source radioactive  L’ancienne mesure de radioactivité était le curie. Le gray  C’est la quantité de rayonnement absorbée par l’individu  C’est une quantité de chaleur par kg  1Gy = 1 J/kg = 100 uploads/s3/ tp-lamari.pdf

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