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Chaleur et habitat - 3) Le rayonnement
Ce dernier mode de transfert de chaleur est plus difficile à appréhender que les autres mais est aussi sans nul doute le plus passionnant et le plus important, dans le sens ou si les rayonnement n'existaient pas, nous ne serions pas là aujourd'hui. Ce nom peut faire peur et pourtant ... certes il existe des formes de rayonnements pouvant être très dangereux pour l'homme, mais ils sont pour la plupart essentiels à la vie sur terre (lumière, chaleur, communication, médecine, ..)
"Le rayonnement est le transfert d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques ..." Houlà, ça se gatte déjà ... Rassurez-vous, nous éviterons les détails trop techniques.
Les rayonnements qui nous intéressent tout particulièrement ici sont les rayonnements thermiques. Les plus connus sont bien évidemment ceux du soleil, qui parviennent à nous chauffer malgré les quelques 149 millions de kilomètres qui le sépare de la terre. Alors comment cette énergie nous parvient-elle ?
Exemple : La surface de l'eau
Les vagues que nous voyons à la surface de l'eau sont également des ondes mais dites "mécaniques". Elles se comportent différemment des ondes électromagnétiques mais constituent un des meilleurs exemples de comparaison, puisque visibles à l'oeil nu.
Un ballon lâché au dessus de la surface de l'eau va prendre de la vitesse dans sa chute et
emmagasiner alors de l'énergie. Au contact de l'eau, cette dernière va
absorber cette énergie et la propager autour d'elle sous forme d'ondes.
Certaines de ces ondes seront des ondes sonores (dans l'air et dans
l'eau) et d'autres se traduiront mécaniquement à la surface de l'eau.
Nous voyons bien que de l'énergie est dispersée, mais peut-on dire pour autant que l'eau se déplace ? Oui et non. Elle va bien être mise en mouvement verticalement mais reviendra à position d'origine. Jugez plutôt ...
En plaçant un autre ballon à proximité, nous constatons que ce dernier ne s'éloigne pas dans le sens de la propagation des ondes. Il se contente de mouvements verticaux. On parle "d'excitation" pour les molécules soumises à des ondes électromagnétiques. Les molécules excitées se frottent, s'entrechoquent générant ainsi de la chaleur, comme en frottant nos mains pour les réchauffer.
Seul le vent en surface ou un mouvement horizontal de l'eau aurait fait déplacer notre ballon, et éventuellement tournoyer sur lui-même.
Le rayonnement thermique :
Il était temps me direz-vous ! Les rayonnements thermiques comme tous autres rayonnements peuvent être réfléchis et/ou absorbés par les matériaux, ces derniers devant de plus être situés dans leurs champs de vision.
Plus la surface d'un matériau exposé à des rayonnements thermiques sera lisse et claire, plus il réfléchira les ondes et moins il absorbera de chaleur. A l'inverse, plus sa surface sera poreuse et sombre, plus il aura la capacité d'absorber la chaleur et moins il en réfléchira.
La neige par exemple malgré qu'elle ne soit généralement pas lisse en surface est composée de minuscules particules de glace (eau cristallisée) qui elles ont un haut pouvoir de réflexion. Le manteau neigeux étant on ne peut plus blanc, ce tout forme un magnifique miroir pour nos ondes électromagnétiques. Ceci explique pourquoi malgré de très faibles températures nous puissions autant bronzer en sport d'hiver, et qu'un beau soleil ne fasse pas davantage fondre la neige.
Les routes goudronnées font tout l'inverse ! Très foncées et poreuses, elles absorbent la quasi totalité des rayonnements qui leurs proviennent. Elles accumulent ainsi de fortes quantités de chaleur pour ensuite rayonner à leur tour, vers des éléments plus froids situés dans leur champ de vision. Les mirages que nous pouvons voir sur nos routes l'été témoignent non pas des rayonnements émis par la route mais de la forte quantité de chaleur qu'elle à emmagasinée. (Explications et photos illustrant la formation des mirages).
Imaginez trois dalles fines de béton disposées à l'horizontale les unes au dessus des autres mais sans qu'elles soient en contact (pour éviter qu'il y ai conduction), le tout sous un soleil de plomb.
La première dalle directement située dans le champ de vision du soleil va absorber les rayonnements et ainsi accumuler de la chaleur. Celle-ci devenant plus chaude que celle située directement en dessous va alors à son tour émettre des rayonnements et par conséquent chauffer la seconde, et ainsi de suite. Il faut cependant garder à l'esprit que les ondes sont dispersées de part et d'autre des dalles, occasionnant donc des pertes. Autrement dit, toute l'énergie émise par une dalle supérieure ne parviendra pas à la dalle du dessous. Supposons maintenant que la dalle du haut devienne hors de portée des rayons du soleil. Les dalles continueront à s'échanger de l'énergie tendant vers un équilibre des températures.
Ceci nous amène enfin à nos appareils de chauffage ! L'un des meilleurs représentants de ce mode de chauffage est le Poêle de Masse ou PdM. Le poêle est dit "de masse" ou à inertie lorsqu'il lui est administré à sa construction une importante quantité de matière, à des fins
d'accumulation de chaleur. Plus un matériau sera dense et lourd, plus
il sera à même de stocker de la chaleur et par conséquent d'en
restituer longtemps autour de lui. Les poêles de masse peuvent
atteindre des masses de plusieurs tonnes !
Ainsi, une bonne flambée le matin peu suffire à chauffer votre pièce et/ou les pièces environnantes jusqu'à la nuit tombée. En revanche, le temps nécessaire à la montée en température de cette importante quantité de matière représente autant de temps avant qu'il ne commence à vous chauffer vous-même et votre maison.
Pour palier à ce temps de latence, les appareils modernes associent de plus en plus aux rayonnements la convection. Ils sont alors conçus sur le même principe que les convecteurs électriques, permettant l'arrivé d'air frais par le dessous qui sera véhiculée derrière l'enveloppe du poêle, puis relâché par sa partie haute.
Permettre de chauffer par convection assurera également une meilleure répartition de la chaleur dans toute la maison, étage y compris. Il est aussi possible suivant le modèle choisi de lui associer un système de ventilation avec des conduits transportant la chaleur vers d'autres pièces comme les chambres.
Autre chose importante, sont emplacement. Il faut lui choisir un emplacement stratégique. Songez que vous devez être dans son champ de vision pour qu'il puisse vous transmettre ses rayonnements. Il lui faut un maximum d'espace et absolument éviter d'encombrer son champ de vision. Offrez-lui un superbe panorama, et il vous le rendra.
"Le rayonnement est le transfert d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques ..." Houlà, ça se gatte déjà ... Rassurez-vous, nous éviterons les détails trop techniques.
Les rayonnements qui nous intéressent tout particulièrement ici sont les rayonnements thermiques. Les plus connus sont bien évidemment ceux du soleil, qui parviennent à nous chauffer malgré les quelques 149 millions de kilomètres qui le sépare de la terre. Alors comment cette énergie nous parvient-elle ?
Exemple : La surface de l'eau
Les vagues que nous voyons à la surface de l'eau sont également des ondes mais dites "mécaniques". Elles se comportent différemment des ondes électromagnétiques mais constituent un des meilleurs exemples de comparaison, puisque visibles à l'oeil nu.
Un ballon lâché au dessus de la surface de l'eau va prendre de la vitesse dans sa chute et
emmagasiner alors de l'énergie. Au contact de l'eau, cette dernière va
absorber cette énergie et la propager autour d'elle sous forme d'ondes.
Certaines de ces ondes seront des ondes sonores (dans l'air et dans
l'eau) et d'autres se traduiront mécaniquement à la surface de l'eau.Nous voyons bien que de l'énergie est dispersée, mais peut-on dire pour autant que l'eau se déplace ? Oui et non. Elle va bien être mise en mouvement verticalement mais reviendra à position d'origine. Jugez plutôt ...
En plaçant un autre ballon à proximité, nous constatons que ce dernier ne s'éloigne pas dans le sens de la propagation des ondes. Il se contente de mouvements verticaux. On parle "d'excitation" pour les molécules soumises à des ondes électromagnétiques. Les molécules excitées se frottent, s'entrechoquent générant ainsi de la chaleur, comme en frottant nos mains pour les réchauffer.
Seul le vent en surface ou un mouvement horizontal de l'eau aurait fait déplacer notre ballon, et éventuellement tournoyer sur lui-même.
Le rayonnement thermique :
Il était temps me direz-vous ! Les rayonnements thermiques comme tous autres rayonnements peuvent être réfléchis et/ou absorbés par les matériaux, ces derniers devant de plus être situés dans leurs champs de vision.
Plus la surface d'un matériau exposé à des rayonnements thermiques sera lisse et claire, plus il réfléchira les ondes et moins il absorbera de chaleur. A l'inverse, plus sa surface sera poreuse et sombre, plus il aura la capacité d'absorber la chaleur et moins il en réfléchira.
La neige par exemple malgré qu'elle ne soit généralement pas lisse en surface est composée de minuscules particules de glace (eau cristallisée) qui elles ont un haut pouvoir de réflexion. Le manteau neigeux étant on ne peut plus blanc, ce tout forme un magnifique miroir pour nos ondes électromagnétiques. Ceci explique pourquoi malgré de très faibles températures nous puissions autant bronzer en sport d'hiver, et qu'un beau soleil ne fasse pas davantage fondre la neige.
Les routes goudronnées font tout l'inverse ! Très foncées et poreuses, elles absorbent la quasi totalité des rayonnements qui leurs proviennent. Elles accumulent ainsi de fortes quantités de chaleur pour ensuite rayonner à leur tour, vers des éléments plus froids situés dans leur champ de vision. Les mirages que nous pouvons voir sur nos routes l'été témoignent non pas des rayonnements émis par la route mais de la forte quantité de chaleur qu'elle à emmagasinée. (Explications et photos illustrant la formation des mirages).
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| Absorption des rayonnements thermiques du soleil et montée en température de la route goudronnée de par l'excitation des molécules contenues dans le revêtement de la route. La route joue donc un rôle d'accumulateur de chaleur. |
Formation de mirages due à la création d'une nappe d'air très chaude à la surface de la route, modifiant son indice de réfraction. La différence ainsi créée entre l'air chaud et l'air plus froid modifie la trajectoire des rayons lumineux. Ce que nous voyons dans un mirage n'est autre que le reflet du ciel et autres éléments situés au dessus de la route (voitures, arbres, etc.) |
| - Tout corps d'une température supérieure à 0 kelvin (-273°C) émet des rayonnements thermiques. - Les rayonnements se font toujours d'un corps chaud vers un corps plus froid. |
Imaginez trois dalles fines de béton disposées à l'horizontale les unes au dessus des autres mais sans qu'elles soient en contact (pour éviter qu'il y ai conduction), le tout sous un soleil de plomb.
La première dalle directement située dans le champ de vision du soleil va absorber les rayonnements et ainsi accumuler de la chaleur. Celle-ci devenant plus chaude que celle située directement en dessous va alors à son tour émettre des rayonnements et par conséquent chauffer la seconde, et ainsi de suite. Il faut cependant garder à l'esprit que les ondes sont dispersées de part et d'autre des dalles, occasionnant donc des pertes. Autrement dit, toute l'énergie émise par une dalle supérieure ne parviendra pas à la dalle du dessous. Supposons maintenant que la dalle du haut devienne hors de portée des rayons du soleil. Les dalles continueront à s'échanger de l'énergie tendant vers un équilibre des températures.
Ceci nous amène enfin à nos appareils de chauffage ! L'un des meilleurs représentants de ce mode de chauffage est le Poêle de Masse ou PdM. Le poêle est dit "de masse" ou à inertie lorsqu'il lui est administré à sa construction une importante quantité de matière, à des fins
d'accumulation de chaleur. Plus un matériau sera dense et lourd, plus
il sera à même de stocker de la chaleur et par conséquent d'en
restituer longtemps autour de lui. Les poêles de masse peuvent
atteindre des masses de plusieurs tonnes !Ainsi, une bonne flambée le matin peu suffire à chauffer votre pièce et/ou les pièces environnantes jusqu'à la nuit tombée. En revanche, le temps nécessaire à la montée en température de cette importante quantité de matière représente autant de temps avant qu'il ne commence à vous chauffer vous-même et votre maison.
Pour palier à ce temps de latence, les appareils modernes associent de plus en plus aux rayonnements la convection. Ils sont alors conçus sur le même principe que les convecteurs électriques, permettant l'arrivé d'air frais par le dessous qui sera véhiculée derrière l'enveloppe du poêle, puis relâché par sa partie haute.
Permettre de chauffer par convection assurera également une meilleure répartition de la chaleur dans toute la maison, étage y compris. Il est aussi possible suivant le modèle choisi de lui associer un système de ventilation avec des conduits transportant la chaleur vers d'autres pièces comme les chambres.
Autre chose importante, sont emplacement. Il faut lui choisir un emplacement stratégique. Songez que vous devez être dans son champ de vision pour qu'il puisse vous transmettre ses rayonnements. Il lui faut un maximum d'espace et absolument éviter d'encombrer son champ de vision. Offrez-lui un superbe panorama, et il vous le rendra.
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