Ensemble d’étude du rayonnement thermique

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ET1030
Les échanges thermiques d’un corps avec son environnement s’effectuent aussi par l’émission et l’absorption d’un rayonnement thermique. Le rayonnement émis par un corps dépend de sa température et des qualités de sa surface, comme on peut le voir avec un cube de Leslie.

 

Objectifs Pédagogiques :

En utilisant le capteur de rayonnement et le cube rayonnant :

  • Mise en évidence du rayonnement thermique d’un cube de Leslie avec une thermopile selon Moll
  • Mesure de l’intensité relative des radiations émises pour les quatre surfaces du cube en fonction de la température T
  • Confirmation de la corrélation de T4 avec l’intensité du rayonnement

En utilisant le capteur de rayonnement et la lampe d’émission :

  • Confirmer la dépendance de l’intensité de rayonnement vis-à-vis de T4

Il sera possible de s’exercer à  :

. Mesurer l’intensité relative du rayonnement d’une lampe à  incandescence à  filament de tungstène avec une thermopile d’après Moll en fonction de la température.

. Mesurer la résistance dépendante de la température du filament pour déterminer la température.

. Représenter les valeurs de mesure dans un diagramme ln (Uth) – ln (T) et déterminer les exposants à partir de la pente de la droite.

Description technique :

On désigne par émissivité EE l’intensité des radiations émises par le corps étudié. Le pouvoir d’absorption AA représente le rapport entre l’intensité du rayonnement absorbé et celle du rayonnement incident. On observe qu’un corps fortement émissif absorbe également davantage de rayonnement. Plus précisément, la loi de Kirchhoff établit qu’à une température donnée, tous les corps émettent une énergie rayonnante égale à celle qu’ils peuvent absorber, rapportée à l’émissivité ESBE_{SB} d’un corps noir à cette même température.

L’expérience est réalisée avec un cube de Leslie comportant quatre surfaces radiantes différentes : blanche, noire, aluminium mat et aluminium poli. Chauffé à environ 120 °C, le cube fait l’objet d’une mesure des radiations thermiques émises par une thermopile de Moll sur ses quatre faces, jusqu’au retour à la température ambiante.

La loi de Stefan-Boltzmann décrit la dépendance de l’intensité du rayonnement d’un corps noir à la température. Une lampe à incandescence à filament de tungstène présente le même comportement. L’expérience mesure son intensité de rayonnement à l’aide d’une thermopile de Moll, tandis qu’une mesure à quatre conducteurs détermine avec précision la température du filament à partir de sa résistance électrique.

Composition:
Cube rayonnant (cube de Leslie) avec chauffage
Capteur de rayonnement : Thermopile d’après Moll
Accessoires
Panier
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