Le rayonnement infrarouge : De quel type de chauffage s'agit-il ?

Le rayonnement infrarouge est fréquemment mentionné dans divers articles, notamment en référence aux tubes chauffants infrarouges en fibre de carbone, comme une forme de chauffage par rayonnement. Qu'est-ce que le chauffage par rayonnement ? Aujourd'hui, je vais fournir une explication détaillée du rayonnement thermique, l'un des trois modes de transfert de chaleur.

Le processus de transfert de chaleur par rayonnement

Le rayonnement est une méthode de transfert d'énergie utilisant des ondes électromagnétiques. Les objets émettent des rayonnements pour diverses raisons, et le phénomène d'émission de rayonnement dû à la chaleur est appelé rayonnement thermique. Dans la nature, chaque objet émet continuellement un rayonnement thermique dans l'espace environnant tout en absorbant simultanément le rayonnement thermique émis par d'autres objets. Sous un scanner infrarouge, tous les objets afficheront une indication de température ou une image de balayage, à l'exception d'un corps noir pur théorique, qui n'émet aucun rayonnement thermique.

Caractéristiques du transfert de chaleur par rayonnement

Les processus naturels de rayonnement et d'absorption aboutissent collectivement à un transfert de chaleur entre objets par le biais du rayonnement, également connu sous le nom d'échange de chaleur par rayonnement infrarouge. Lorsqu'un objet est en équilibre thermique avec son environnement, le transfert net de chaleur par rayonnement est nul. Toutefois, cela ne signifie pas qu'il n'y a pas d'échange de rayonnement dans l'environnement ; au contraire, l'énergie rayonnée par les objets dans l'environnement est égale à l'énergie qu'ils absorbent, ce qui permet d'atteindre un équilibre relatif dans lequel les processus de rayonnement et d'absorption sont continuellement actifs.

Transfert de chaleur par rayonnement par rapport à la conduction et à la convection

Contrairement au rayonnement, les deux autres modes de transfert de chaleur, la conduction et la convection, nécessitent un support pour la transmission de l'énergie, tel que des matériaux solides, de l'air, de l'eau ou d'autres gaz et liquides, y compris leurs mélanges. Le rayonnement ne nécessite pas de milieu et peut se produire même dans le vide, ce qui en fait la méthode de transfert de chaleur la plus efficace dans les environnements sous vide. Cette distinction est une caractéristique fondamentale qui distingue le rayonnement de la conduction et de la convection. Lorsque deux objets sont séparés par le vide, il ne peut y avoir ni conduction ni convection, et seul le transfert de chaleur par rayonnement est possible.

Exemples pratiques et conversion d'énergie

L'énergie transportée par la lumière du soleil est transmise à travers le vaste vide de l'espace jusqu'à la Terre par le biais du rayonnement thermique, où elle est absorbée et utilisée par tous les êtres vivants. Des objets courants tels que les bouteilles thermos et les tasses isolées sous vide utilisent le principe de l'isolation sous vide pour réaliser l'isolation thermique et la séparation des températures. Un autre aspect unique du transfert de chaleur par rayonnement est qu'il implique non seulement le transfert d'énergie, mais aussi la conversion des formes d'énergie ; l'énergie est émise sous forme d'énergie rayonnante et reconvertie en énergie thermique lors de l'absorption.

Observations expérimentales

Des expériences ont démontré que la capacité d'un objet à rayonner dépend de la température et qu'à la même température, différents objets présentent des capacités de rayonnement et d'absorption variables. Un matériau idéal, connu sous le nom de corps noir, peut absorber toute l'énergie rayonnée, bien que de tels matériaux soient rares dans la réalité. Cette variabilité de l'absorption du rayonnement infrarouge par les différents matériaux explique pourquoi différents types de tubes chauffants sont sélectionnés en fonction du produit lors de l'utilisation de tubes chauffants en fibre de carbone pour le séchage de matériaux.

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