Émissivité

De La Librairie Thermographique

Sommaire

Émissivité et thermographie

Définition (Larousse): Rapport de l'exitance énergétique d'un corps à celle du corps noir de même température.

Étymologie

Cette émissivité d'un matériau est un nombre sans dimension (sans unité), représenté par epsilon: ε. C'est la capacité d'un matériau à émettre de l'énergie par rayonnement: Rapport entre l'énergie rayonnée par un matériau et l'énergie rayonnée par un corps noir à la même température. Ainsi un corps noir idéal a une émissivité de 1 (ε = 1) alors que n'importe quelle matériau réel à une émissivité inférieure à 1 (ε < 1). Attention que le corps noir parfait n'existe probablement pas, nous utilisons actuellement à titre de calibrage des simulateurs électroniques de corps noirs basés sur l'effet cavité.

Explication

De manière générale, plus un matériau est de couleur noire (spectralement cela signifie que les ondes visibles sont absorbées, l'absence de celles-ci correspondant à la couleur noire et que donc ce corps absorbera la chaleur transportée par les longueur d'ondes du visible), mat (faible réflexion), rugueux et en creux; plus son émissivité est proche de 1. À l'inverse, plus un corps est réfléchissant, lisse et poli, plus basse est son émissivité. Mais c'est une tendance car la réflexion en thermique est souvent différente de celle en vue humaine habituelle.

L'émissivité est la combinaison de plusieurs facteurs : température, état de surface de chaque partie ou objet, l'angle incident du rayonnement sur les surfaces étudiées et le spectre de longueur d'onde analysé. Il est possible, pour simplifier le calcul,d'éliminer la longueur d'onde; c'est alors l'approximation dite du corps gris (généralement utilisée en bâtiment car la longueur la gamme de longueur d'onde ou bande spectrale choisie pour les mesure montre une faible variabilité des valeurs d'émissivité en son sein).

On distingue plusieurs émissivités [1]:

  • l'émissivité spectrale directionnelle: (grandeur fondamentale)(ελ,n) : rapport des flux émis et reçus pour une longueur d'onde et une direction donnée ;
  • l'émissivité spectrale (monochromatique) hémisphérique (ελ)  : rapport des flux émis et reçus pour une longueur d'onde donnée obtenue après intégration dans le demi-espace (2 pi stéradians) de l'émissivité spectrale directionnelle (élimination de l'aspect directionnel avec prise en compte de toutes les directions) ;
  • l'émissivité directionnelle (εn) : rapport des flux émis et reçus dans une direction donnée après intégration sur l'étendue spectrale de l'émissivité spectrale directionnelle ;
  • l'émissivité totale (ε): rapport des flux émis et reçus sur le demi-espace et sur toute l'étendue spectrale.

Attention également que ces flux sont en général à utiliser de manière comparative dans des conditions similaires. La courbe d'émissivité est établie sur 5 à 9 points, couvrant de manière aussi homogène que possible la gamme de température étudiée par le matériel étalonné.

De manière pratique, c'est cette courbe d'émissivité qui permet de transformer la puissance thermique radiative perçue par les caméras thermiques en valeurs de température.

Voir aussi:


  1. Émissivité
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