Dans le vide, la chaleur est principalement transférée par rayonnement.
Ce mode de transfert de chaleur implique l'émission d'ondes électromagnétiques depuis un corps chaud.
Ces ondes peuvent traverser le vide et être absorbées par un autre corps, transférant ainsi de la chaleur.
Contrairement à la conduction et à la convection, qui nécessitent un milieu pour transférer la chaleur, le rayonnement peut se produire en l’absence de tout milieu matériel.
Quel transfert de chaleur se produit dans le vide ? 5 points clés expliqués
1. Rayonnement sous vide
Le rayonnement est le seul mode efficace de transfert de chaleur dans le vide.
En effet, ni la conduction ni la convection ne peuvent se produire en l’absence de milieu.
La conduction implique le transfert de chaleur à travers un milieu solide lorsque les particules vibrent et transfèrent de l'énergie aux particules voisines.
La convection implique le mouvement de particules fluides transportant de la chaleur d'un endroit à un autre.
Dans le vide, où il n’y a aucune particule pour conduire ou convection la chaleur, le rayonnement devient le seul mécanisme de transfert de chaleur.
2. Mécanisme de rayonnement
Le rayonnement thermique est émis par tous les objets au-dessus du zéro absolu.
Ce rayonnement se présente sous forme d'ondes électromagnétiques, principalement dans le spectre infrarouge pour la plupart des températures terrestres.
Le taux de transfert de chaleur par rayonnement est régi par la loi de Stefan-Boltzmann.
Cette loi stipule que l’énergie totale rayonnée par unité de surface d’un corps noir (un corps physique idéalisé qui absorbe tout rayonnement électromagnétique incident) est proportionnelle à la puissance quatre de la température thermodynamique du corps.
Cela signifie que le taux de transfert de chaleur par rayonnement augmente considérablement avec la température.
3. Applications dans les fours à vide
Dans les applications industrielles telles que les fours sous vide, la chaleur est transférée à la charge de travail (le matériau chauffé) par le rayonnement des éléments chauffants.
Cette méthode est très efficace, en particulier à des températures élevées, en raison de la dépendance du transfert de chaleur par rayonnement en fonction de la température.
Pour des températures plus basses, le chauffage par convection peut être complété par l'introduction de gaz inertes dans le four pour améliorer le taux de transfert de chaleur.
4. Chauffage électrique sous vide
Le chauffage électrique sous vide est crucial dans des processus tels que le séchage, le traitement de haute pureté et d'autres applications de chauffage sous vide.
L'environnement sous vide facilite le dégazage et abaisse le point d'ébullition des liquides piégés, facilitant ainsi l'élimination des composants volatils des matériaux.
Cependant, l’absence de support peut également entraîner des problèmes tels que le gel des liquides, ce qui peut compliquer le processus.
5. Traitement thermique sous vide
Le traitement thermique sous vide est une méthode utilisée pour durcir les métaux à haute température dans un environnement sous vide.
Ce processus évite l’oxydation et autres réactions chimiques indésirables qui pourraient altérer les propriétés du métal.
Le vide fournit un environnement inerte, crucial pour maintenir l’intégrité des pièces métalliques.
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