Comment fonctionne le rayonnement thermique ? Quelles influences a-t-il sur nos habitats et sur notre confort ? Comment s’en défendre ou l’exploiter ?
Comment fonctionne le rayonnement ?
Tout ce qui est chaud, c’est-à-dire ce qui est au-dessus du 0° absolu, soit -273°C, émet un rayonnement électromagnétique. Autant dire que dans la vie courante, tout est chaud, donc tout émet un rayonnement.
Tout corps chauffé accumule de l’énergie et, plus il est chaud, plus il émet un rayonnement important. Ceci se concrétise par l’augmentation de l’intensité lumineuse qui, dans une partie de la gamme des rayonnements, devient visible à l’œil. Plus on chauffe, plus l’intensité de ce rayonnement est grande, et plus sa couleur vire au blanc; on parle de chauffer à blanc.
La nature et la composition de la matière des éléments ont également une influence sur leurs capacités à émettre des rayonnements.
Ultraviolets et infrarouges
La lumière se mesure en longueur d’onde exprimée en nanomètres. Plus la température est faible et plus la longueur d’onde est grande.
Dans la vie courante, les températures dans lesquelles nous vivons se situent dans la gamme des infrarouges.
Avec un appareil sensible aux infrarouges, une caméra thermique par exemple, nous pouvons capter le rayonnement émis par les animaux à sang chaud, homme compris. Avec le même appareil, nous pouvons également réaliser des analyses thermographiques, et mettre ainsi en évidence les sources de fuites de calories d’un bâtiment.
Aussi longtemps qu’un rayonnement n’est pas arrêté, il représente une source d’énergie potentielle, comparable à de l’énergie cinétique. Dès lors qu’il est arrêté par un obstacle, il libère cette énergie sous forme de chaleur.
Comment le rayonnement fonctionne-t-il dans la vie courante ?
Prenons une pièce où se trouve un poêle chaud, une table, un paravent et des personnes. Cette pièce est composée de parois, sol, murs, plafond, en contact direct avec l’extérieur. La température ambiante est de 19°C, elle est plus froide à l’extérieur, celle du poêle est de 60°C, celle de la table et du paravent avoisinent les 19°C, tandis que celle des personnes est de 30°C. Les parois, elles, sont à 15°C. Le poêle rayonne vers les murs extérieurs, mais également vers les objets et les personnes. Les personnes émettent elles aussi un rayonnement infrarouge, ainsi que la table et chaque objet dans la pièce. Les murs qui sont les plus froids rayonnent eux aussi mais ils émettent moins d’énergie que les objets plus chauds. Chaque élément, y compris le vivant, rayonne vers ce qui lui est accessible directement, à un niveau plus ou moins intense selon sa propre température.
Par combinaison avec la conduction et la convection, tous ces échanges tendent vers un équilibre parfait des températures.
Notre organisme perd sa chaleur principalement par émission de rayonnement infrarouges, de l’ordre de 60% des pertes selon le docteur Sommet.
Ces phénomènes invisibles à l’œil sont pourtant observables, tous les jours, de différentes manières.
Par exemple : Je suis dans une salle de bain contenant une vasque, de la faïence, un miroir, un radiateur, des murs peints avec de la peinture mate et une ampoule. Je prends une douche ou un bain avec beaucoup d’eau chaude. Petit à petit, de la buée apparaît. Voici l’ordre dans lequel elle va gagner du terrain : sur le miroir, sur la faïence, puis sur la peinture. Pourquoi ? Le miroir renvoie tous les rayonnements; il monte moins vite en température. La faïence réfléchit également mais moins que le miroir, et enfin la paroi peinte capte davantage la lumière et est donc plus chaude. Comme la condensation est liée à la température de l’air, nous avons cet ordre logique d’apparition de la buée.
Le rayonnement est une des lois physiques régissant le transfert de la chaleur, grâce à des rayons lumineux, et donc le confort thermique.
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Photo : Pixabay – PatoLenin
Dessins : Claude Lefrançois
La lettre d'information de Claude Lefrançois, alias Papy Claude
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