Principe du chauffage infrarouge ou infrarouge lointain

Le rayonnement infrarouge (IR) désigne les ondes électromagnétiques d'une longueur d'onde comprise entre 1 millimètre et 760 nanomètres (nm), qui se situent entre les micro-ondes et la lumière visible. Il s'agit d'une lumière non visible émise par des substances au-dessus du zéro absolu (-273,15°C). La physique moderne classe les IR dans la catégorie des rayonnements thermiques qui, dans les applications médicales, se divisent en infrarouges proches et infrarouges lointains. Une source courante d'IR dans la vie quotidienne est le soleil, qui transmet sa chaleur à la Terre principalement par l'intermédiaire de l'IR, fournissant de la chaleur et valant à l'IR le surnom de "lumière de la vie". Comme le montre le diagramme, l'IR s'étend au-delà de la lumière rouge dans le spectre (avec l'ultraviolet au-delà du violet), restant invisible à l'œil nu.

Les IR peuvent être classés en quatre types en fonction de la source d'émission :

1. Gamme d'émission incandescente (gamme actinique) : Également appelée "zone de réaction photochimique", elle comprend le rayonnement émis par les objets incandescents, de la lumière visible à l'infrarouge. Les lampes à filament de tungstène et le soleil en sont des exemples.
2. Gamme d'émission thermique (gamme d'objets chauds) : Rayonnement émis par des objets non incandescents tels que les fers à repasser électriques et autres appareils de chauffage électrique, fonctionnant généralement à une température moyenne d'environ 400°C.
3. Plage de conduction de la chaleur (plage calorifique) : Rayonnement produit par l'eau bouillante ou les conduites de vapeur, avec des températures moyennes inférieures à 200°C. Cette zone est également appelée "région non actinique" en raison de l'absence de réactions photochimiques.
4. Gamme de rayonnement chaud (gamme chaude) : Rayonnement émis par les humains, les animaux ou les sources géothermiques, généralement à une température moyenne d'environ 40°C.

Le rayonnement IR, dont les longueurs d'onde sont plus grandes que celles des ondes radio, des micro-ondes et de la lumière visible (classées par ordre croissant de longueur d'onde), provoque une sensation de chaleur en raison de ses effets thermiques. Malgré les affirmations suggérant une pénétration à l'intérieur des atomes ou des molécules provoquant une expansion ou une désintégration, la faible fréquence et les niveaux d'énergie des IR empêchent de tels effets. Au contraire, les IR pénètrent dans les espaces entre les atomes et les molécules, accélérant leur vibration et augmentant l'espacement intermoléculaire. D'un point de vue macroscopique, cela entraîne la fusion, l'ébullition ou la vaporisation des substances, sans altérer la nature fondamentale des atomes et des molécules. Cet effet thermique des IR permet des applications telles que la cuisson des aliments et la dénaturation des polymères organiques. Cependant, les IR ne peuvent pas induire d'effets photoélectriques ni altérer les noyaux atomiques.

En résumé, la portée de pénétration des ondes augmente avec des longueurs d'onde plus courtes, des fréquences plus élevées et des niveaux d'énergie plus importants. Inversement, des longueurs d'onde plus grandes, des fréquences plus basses et des niveaux d'énergie plus faibles limitent les capacités de pénétration.

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