Rayonnement thermique des matériaux semi-transparents : Milieux en masse, homogènes, non diffusants, isothermes, en ETL

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2. Milieux en masse, homogènes, non diffusants, isothermes, en ETL

Certains milieux considérés dans leur masse, sous forme cristalline, polycristalline ou vitreuse, sont parfaitement homogènes et ne contiennent qu’une seule phase ; il s’agit, par exemple, de gaz sans particules, de liquides sans suspensions, de verres sans impuretés ou bulles. Le phénomène de diffusion est alors négligeable, autrement dit : . D’une manière générale, cette condition est satisfaite dès que la longueur d’onde λ du rayonnement est très supérieure à la dimension D _p caractérisant les particules : . C’est ainsi que la diffusion moléculaire par les atomes ou les molécules est le plus souvent négligeable en thermique, car elle intervient pour λ < 0,3 µ m.

En l’absence de diffusion, le MST est caractérisé par 3 paramètres radiatifs : n _ν , k _ν ou κ _ν , compte tenu de la relation [6], et η _ν . Si, de plus, l’équilibre thermodynamique local (ETL) est réalisé, la validité de l’égalité [8] réduit à 2 le nombre de paramètres indispensables. La connaissance du couple ( n _ν , k _ν ) est donc à la fois nécessaire et suffisante, ce qui illustre son importance.

Par suite des hypothèses faites dans ce paragraphe, pour une fréquence ν et une température T données, n _ν et k _ν ou κ _ν restent constants dans le milieu considéré. Il est alors possible d’introduire et d’utiliser des facteurs monochromatiques directionnels comparables à ceux définis pour les matériaux opaques [1]...

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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - CARACTÉRISTIQUES RADIATIVES DES MST

1.1 - Indices optiques d’un matériau en masse. Luminance du corps noir
1.2 - Coefficient monochromatique d’absorption thermique. Relation entre coefficient et indice
1.3 - Coefficient monochromatique d’émission thermique. Relation entre coefficients d’émission et d’absorption
1.4 - Diffusion sans changement de fréquence. Coefficient monochromatique et fonction angulaire de diffusion

2 - MILIEUX EN MASSE, HOMOGÈNES, NON DIFFUSANTS, ISOTHERMES, EN ETL

2.1 - Facteurs et luminances monochromatiques directionnels
2.2 - Échanges d’énergie radiative entre matériaux opaques à travers un MST. Méthode des flux incident et partant
2.3 - Cas particuliers

3 - MST QUELCONQUES. BILANS POUR LE RAYONNEMENT ET LE MATÉRIAU

3.1 - Équation de transfert radiatif. Bilan de flux radiatif monochromatique
3.2 - Vecteur flux surfacique radiatif. Bilan de flux pour le MST
3.3 - Modèle du mur semi-transparent

4 - RÉSOLUTION DE L’ÉQUATION DE TRANSFERT RADIATIF. EXEMPLES DE COUPLAGE

4.1 - Méthodes approchées de résolution analytique
4.2 - Méthodes numériques de résolution exacte

5 - APPLICATIONS À DES ISOLANTS ET À DES FEUILLES DE VERRE

5.1 - Matériaux absorbants et diffusants. Isolants thermiques en fibres minérales
5.2 - Matériaux absorbants non diffusants. Feuille de verre à haute température

6 - CONCLUSION

7 - ANNEXE 1 : COMPOSITION DES MILIEUX ÉTUDIÉS

8 - ANNEXE 2 : FACTEURS MONOCHROMATIQUES DIRECTIONNELS « POLARISÉS » : RÉFLECTIVITÉ À UNE INTERFACE ; RÉFLECTANCE, ABSORPTANCE ET TRANSMITTANCE D’UNE LAME

8.1 - Réflectivités monochromatiques directionnelles « polarisées » d’une interface optiquement lisse. Formules de Fresnel

$Indices de réfraction et d’extinction du verre isolation 3 et de l’étain pour deux longueurs d’onde$
8.2 - Réflectances, absorptances et transmittances, monochromatiques, directionnelles, « polarisées », d’une lame semi-transparente, à faces lisses et parallèles

9 - ANNEXE 3 : FACTEURS MONOCHROMATIQUES HÉMISPHÉRIQUES ET GÉOMÉTRIQUES MOYENS D’UN MST HOMOGÈNE, ISOTHERME, NON DIFFUSANT, EN ETL

9.1 - Milieux optiquement minces : calcul de et de . Milieux peu épais : approximations pour et R H
9.2 - Milieux quelconques : calcul de et de RH pour des enceintes particulières
9.3 - Calculs de et de pour des enceintes particulières

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2. Milieux en masse, homogènes, non diffusants, isothermes, en ETL

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