Dans le vide, la chaleur est principalement transmise par rayonnement. Ce mode de transfert de chaleur implique l'émission d'ondes électromagnétiques, qui peuvent se déplacer dans l'espace vide sans nécessiter de support. Contrairement à la conduction et à la convection, qui nécessitent la présence d'un support matériel, le rayonnement peut transférer efficacement la chaleur sur de grandes distances dans l'espace.
Explication du transfert de chaleur par rayonnement :
Le transfert de chaleur par rayonnement se produit lorsque l'énergie thermique est émise par un corps sous forme d'ondes électromagnétiques, principalement sous forme de rayonnement infrarouge. Ces ondes transportent l'énergie de la source à tout corps récepteur. Le transfert de chaleur par rayonnement ne dépend pas de la présence d'un milieu ; il peut se produire dans le vide, ce qui en fait la principale méthode de transfert de chaleur dans l'espace. Par exemple, la chaleur du soleil atteint la Terre à travers l'espace, qui est un vide, par le biais du rayonnement.Représentation mathématique du transfert de chaleur par rayonnement :
- Le taux de transfert de chaleur par rayonnement est proportionnel à la quatrième puissance de la température absolue du corps émetteur. Cette relation est décrite par la loi de Stefan-Boltzmann, qui peut être représentée mathématiquement par ( e = C (T/100)^4 ), où ( e ) est la capacité de transfert de chaleur, ( C ) est la constante de rayonnement et ( T ) est la température absolue en kelvins. Cette équation montre que le taux de transfert de chaleur par rayonnement augmente rapidement avec la température.Comparaison avec d'autres modes de transfert de chaleur :
- La conduction implique le transfert de chaleur à travers un milieu solide d'une molécule à une autre sans aucun mouvement observable du matériau macroscopique. Ce mode de transfert de chaleur est courant dans les solides mais ne se produit pas dans le vide.
La convection implique le transfert de chaleur par le mouvement des fluides (liquides ou gaz). Ce mode est courant dans le transfert de chaleur atmosphérique et océanique, mais n'est pas applicable dans le vide où il n'y a pas de fluide à déplacer.
Exemples pratiques :
Dans les applications industrielles, telles que les fours à vide, la chaleur est transférée par rayonnement. Ces fours sont conçus pour chauffer des matériaux dans un environnement sous vide afin d'éviter l'oxydation et d'autres réactions atmosphériques. Le transfert de chaleur dans ces fours se fait uniquement par rayonnement, ce qui est efficace et contrôlable.
