Ch03 – Rayonnement thermique | Terminale ERA | ⏱ 1 h (séance TP)
Dernière mise à jour : 4 juin 2026
Un meuble en chêne vernis brillant émet-il autant de chaleur IR vers le froid qu'une même pièce en chêne brut ?
Non, légèrement différent. Le bois brut et la plupart des finitions ont une émissivité similaire (0,85-0,95), mais des différences subtiles existent :
Pour le mobilier de tous les jours : différences négligeables. Mais en thermographie bâtiment, ces 5 % d'écart peuvent fausser la lecture de la T° vraie de la surface.
Poser les 8 échantillons sur la plaque chauffante 60 °C. Attendre stabilisation 10 min. Mesurer T avec sonde K en contact = T_vraie.
Résultats : tous les échantillons à 59-60 °C (transmission thermique homogène).
Régler caméra IR sur ε = 0,95 (valeur du sticker noir mat). Mesurer T_IR sur chaque échantillon.
| Échantillon | T_vraie (°C) | T_IR ε=0,95 (°C) | Écart | ε apparent |
|---|---|---|---|---|
| 1. Pin brut poncé | 60,1 | 57,8 | -2,3 | 0,90 |
| 2. Chêne brut poncé | 60,0 | 58,5 | -1,5 | 0,92 |
| 3. Pin vernis brillant | 60,2 | 56,9 | -3,3 | 0,88 |
| 4. Chêne vernis brillant | 60,1 | 57,2 | -2,9 | 0,89 |
| 5. Pin huile dure Osmo | 60,0 | 59,4 | -0,6 | 0,93 |
| 6. Chêne lasure mate | 59,9 | 59,1 | -0,8 | 0,93 |
| 7. Pin peinture blanc mat | 60,0 | 58,2 | -1,8 | 0,90 |
| 8. Pin peinture or métallisée | 60,1 | 34,6 | -25,5 | 0,60 |
Quel échantillon donne la mesure IR la plus correcte ? La plus fausse ?
Plus correcte : pin huile dure (écart -0,6 °C, ε = 0,93). L'huile pénètre dans les fibres bois sans former de couche réfléchissante.
Plus fausse : pin peinture or métallisée (écart -25,5 °C, ε = 0,60). Les pigments métalliques (poudre alu/bronze) réfléchissent fortement l'IR.
Conclusion : les peintures métallisées rendent la thermographie impossible sans correction de ε. Pour mesurer la T° d'une porte peinte or, il faudrait coller un sticker noir mat.
Émissivité moyenne du bois et de ses finitions (sauf métallisé).
ε moyenne (7 premiers échantillons) : (0,90 + 0,92 + 0,88 + 0,89 + 0,93 + 0,93 + 0,90) / 7 = 0,907.
Cohérent avec les valeurs tabulées :
En pratique : pour la thermographie bâtiment (façade bois, fenêtres bois), on règle la caméra à ε = 0,90 et l'erreur est < 1 °C.
Refaire mesure échantillon 8 (or) avec ε = 0,60 sur la caméra.
Si on règle ε = 0,60 (vraie valeur), la caméra applique le bon facteur de correction.
Lecture attendue : T_IR ≈ 60 °C ✓ (cohérent avec T_vraie).
La caméra fait le calcul : flux mesuré = ε × σ × T⁴ + (1-ε) × T_environnement⁴.
Si l'environnement est à 22 °C et l'or à 60 °C avec ε = 0,60 : la caméra reconstitue la vraie T_or.
Leçon : toujours connaître ε d'avance. Sinon, utiliser sticker.
Tracer T_IR = f(ε_apparent) pour vérifier loi attendue.
Pour un objet à 60 °C lu avec ε = 0,95 sur la caméra :
Flux mesuré W ∝ ε_réel · T_objet⁴ + (1-ε_réel) · T_env⁴.
Caméra interprète : W = ε_paramétré · T_lue⁴ → T_lue = (W / 0,95 · σ)^0,25.
Si ε_réel < 0,95, T_lue est sous-estimée (manque de rayonnement détecté).
Plot logarithmique typique :
| ε apparent | T_IR (°C) | Δ vs T_vraie |
|---|---|---|
| 0,95 | 60,0 | 0 |
| 0,90 | 57,8 | -2,2 |
| 0,80 | 54,1 | -5,9 |
| 0,60 | 34,6 | -25,4 |
| 0,30 | −5 (bruit) | -65 |
Relation très non linéaire. À ε bas, l'effet est dramatique.
Conséquences pratiques pour un thermicien en bâtiment bois.
Astuce métier : viser les zones absorbantes (joint mastic, peinture mate) pour avoir mesure fiable, même si on cherche à diagnostiquer la zone métallique adjacente.
Application : diagnostic pont thermique sur fenêtre bois.
Thermographie d'une fenêtre bois :
Diagnostic : pas de pont thermique majeur. Si vitrage simple : T 4 °C signe d'un mauvais U_g.
Application pratique : la fenêtre bois est idéale pour thermographie car tout son spectre d'émissivité est dans la plage 0,88-0,95. Vs fenêtre alu qui nécessite stickers.
Incertitudes du TP.
Incertitude finale sur ε mesurée : ±0,02-0,05. Notre détermination est cohérente.
Compte rendu TP.
Compte rendu TP — Émissivité finitions bois
• 8 échantillons à 60 °C, mesures IR vs sonde K contact.
• Bois et finitions standards : ε ≈ 0,88-0,93 (homogène).
• Peinture métallisée : ε = 0,60 (lecture IR très fausse, -25 °C).
• Pour thermographie bâtiment bois : régler caméra ε = 0,90.
• Pour zones métalliques : sticker noir mat obligatoire.
• Incertitudes : ±2 °C sur la lecture, ±0,05 sur ε déduit.
Le bois est connu pour donner une sensation de chaleur au toucher, comparé au métal ou au carrelage qui semblent froids.
Explication physique : effusivité thermique.
L'effusivité b = √(λ·ρ·c). Mesure la rapidité avec laquelle un matériau prend / cède de la chaleur à sa surface :
| Matériau | b (J/m²·K·√s) | Sensation au toucher |
|---|---|---|
| Air | 5 | Tiède (référence) |
| Bois | 400-800 | Chaud |
| Liège | 50-100 | Très chaud |
| Béton | 1 600 | Froid |
| Carrelage | 2 000 | Froid |
| Acier | 14 000 | Très froid |
| Aluminium | 25 000 | Glacial |
Quand on touche un matériau à 20 °C avec sa main à 35 °C :
D'où la perception : le bois est « plus chaud » même à T identique. C'est un argument psychologique fort en habitation bois.
Application : RE2020 mentionne le confort thermique perçu (mode estival). Le bois favorable. Le métal et béton apparent : déconseillés en sol/mur intérieur.
📚 §3 (rayonnement) + §5 (caméra thermique) de la leçon Ch03.