Qu’est-ce qu’un corps noir – Définition

Rayonnement du corps noir

Il est connu que la quantité d’énergie de rayonnement émise par une surface à une longueur d’onde donnée dépend du matériau du corps et de l’état de sa surface ainsi que de la température de la surface . Par conséquent, divers matériaux émettent différentes quantités d’énergie radiante même lorsqu’ils sont à la même température. Un corps qui émet le maximum de chaleur pour sa température absolue s’appelle un corps noir .

Un corps noir est un corps physique idéalisé, qui a des propriétés spécifiques. Par définition, un corps noir en équilibre thermique a une émissivité de ε = 1,0 . Les objets réels ne dégagent pas autant de chaleur qu’un corps noir parfait. Ils émettent moins de chaleur qu’un corps noir et sont donc appelés corps gris.

La surface d’un corps noir émet un rayonnement thermique à un taux d’environ 448 watts par mètre carré à la température ambiante (25 ° C, 298,15 K). Les objets réels avec des émissivités inférieures à 1,0 (par exemple, un fil de cuivre) émettent des radiations à des vitesses correspondantes plus faibles (par exemple, 448 x 0,03 = 13,4 W / m ² ). L’émissivité joue un rôle important dans les problèmes de transfert de chaleur. Par exemple, les capteurs de chaleur solaire incorporent des surfaces sélectives à très basse émissivité. Ces capteurs ne gaspillent que très peu d’énergie solaire par émission de rayonnement thermique.

Puisque l’ absorption et l’ émissivité sont interconnectées par la loi de Kirchhoff sur le rayonnement thermique , un corps noir est également un absorbeur parfait du rayonnement électromagnétique.

Loi de Kirchhoff sur le rayonnement thermique :

Pour un corps quelconque émettant et absorbant un rayonnement thermique en équilibre thermodynamique, l’émissivité est égale à l’absorption.

émissivité ε = capacité d’absorption α

Un corps noir absorbe tout le rayonnement électromagnétique incident, indépendamment de la fréquence ou de l’angle d’incidence. Son pouvoir d’ absorption est donc égal à l’unité, qui est également la valeur la plus élevée possible. C’est-à-dire qu’un corps noir est un absorbeur parfait (et un émetteur parfait ).

Notez que le rayonnement visible occupe une bande très étroite du spectre de 0,4 à 0,76 nm, nous ne pouvons pas juger de la noirceur d’une surface sur la base d’observations visuelles. Par exemple, considérons un papier blanc qui reflète la lumière visible et apparaît donc blanc. Par contre, il est essentiellement noir pour le rayonnement infrarouge ( capacité d’absorption α = 0,94 ), car ils absorbent fortement les rayonnements de grande longueur d’onde.