Ch04 – Rayonnement thermique | Terminale ICCER | ⏱ 1 h (séance TP)
Dernière mise à jour : 3 juin 2026
Si tu pointes un thermomètre IR sur du papier d'aluminium fraîchement déballé, à ton avis que va-t-il afficher ? La température réelle de l'alu ou autre chose ?
Autre chose. L'aluminium poli a une émissivité très faible (ε = 0,05) : il n'émet quasiment pas son propre rayonnement IR. À la place, il reflète le rayonnement IR du milieu (toi qui tiens le thermomètre, le plafond, etc.).
Donc le thermomètre lit la température reflétée, pas celle de l'alu. Si tu te tiens à 1 m, il lira ~ T_corps × 0,95 + T_alu × 0,05 ≈ 35 °C, même si l'alu est à 20 °C.
C'est le piège classique de la thermographie : sur une surface réflective, la mesure est fausse. Solution : appliquer un sticker mat noir ou peinture émissive sur la zone à mesurer.
Chauffer la plaque à 60 °C. Attendre 5 min de stabilisation. Mesurer avec la sonde K sur chaque plaque-échantillon : on doit lire ~ 60 °C partout (conduction parfaite). Noter T_vraie.
Régler le thermomètre IR sur ε = 0,95. Mesurer T_IR sur chaque plaque à 30 cm de distance.
| Surface | T_vraie (sonde K, °C) | T_IR (ε=0,95, °C) | Écart (°C) | ε apparent calculé |
|---|---|---|---|---|
| Alu poli | 60,2 | 22,5 | −37,7 | ~ 0,05 |
| Alu mat anodisé | 60,1 | 54,3 | −5,8 | ~ 0,77 |
| Inox brossé | 60,0 | 37,5 | −22,5 | ~ 0,28 |
| Noir mat | 60,1 | 59,8 | −0,3 | ~ 0,95 |
| Blanc mat | 60,0 | 58,7 | −1,3 | ~ 0,92 |
Sur quelle surface la mesure IR est-elle correcte ?
Sur les surfaces noires et blanches mates (écart < 2 °C). L'émissivité paramétrée (0,95) correspond bien à l'émissivité réelle de ces surfaces.
Sur alu poli, inox brossé, alu mat : grosses erreurs. La cause : émissivité réelle très différente de 0,95.
Pourquoi le thermomètre lit 22 °C sur l'alu poli, à 30 cm de toi (qui est à ~ 35 °C corps + chaud) ?
L'alu poli (ε ≈ 0,05) ne rayonne presque pas sa propre température. Il reflète son environnement (parois de la salle, T ≈ 22 °C).
Le thermomètre IR voit donc essentiellement le rayonnement reflété : T_paroi_salle = 22 °C.
Si tu places ta main face à l'alu, la mesure montera : tu vois ton propre rayonnement reflété (~ 30-32 °C). C'est un piège classique : l'alu peut sembler chaud ou froid selon ce qu'il « reflète ».
Solution : poser un sticker noir mat (ε = 0,95) sur la zone à mesurer. Refaire la mesure sur alu poli avec sticker.
Le sticker capte la chaleur par conduction (équilibre thermique avec la plaque). Sa surface est noire mat → ε = 0,95.
Lecture attendue : ≈ 60 °C ✓. C'est la vraie température de la plaque.
C'est la méthode standard utilisée par tous les thermiciens en industrie sur les surfaces métalliques (canalisations, échangeurs, transformateurs).
Méthode pour mesurer l'émissivité d'une surface inconnue. Décrire le protocole.
Méthode standard pour caractériser un matériau : étalonnage thermo-IR.
Application industrielle : un fabricant peut fournir l'émissivité de ses bobinages, peintures, alliages.
Tracer T_IR = f(T_vraie) pour les 5 surfaces. Quelle est la relation idéale ?
Idéal : T_IR = T_vraie (droite y = x).
En réalité, écart selon ε :
Conclusion : sans précaution, jamais utiliser un thermomètre IR sur métaux nus.
Incertitude de mesure. Thermomètre IR ±2 °C (typique) à ε connu. Sonde K ±0,5 °C. Quelle source domine ?
Sur les surfaces bien caractérisées (noir, blanc) : thermomètre IR domine (±2 °C contre ±0,5 K).
Sur les surfaces métalliques (alu, inox) : l'incertitude sur ε est immense. Si ε est mal connu à ±0,1 près, l'erreur sur T peut atteindre 5-10 °C, voire 30 °C pour les surfaces ultra-réfléchissantes.
Conclusion : en thermographie pro, on utilise toujours :
Application : pour vérifier l'état d'un transformateur électrique (boîtier métallique inox), comment procéder ?
Pratique standard maintenance électrique (norme NF C15-100, recommandation Engie/Enedis).
Compte rendu de TP (5 lignes).
Compte rendu TP — Émissivité au thermomètre IR
• Mesures sur 5 plaques à 60 °C (référence sonde K).
• Surfaces mates (noir, blanc) : T_IR correct à ±1 °C avec ε = 0,95.
• Métaux nus : T_IR très sous-estimé (alu poli lit 22 °C au lieu de 60 °C !).
• Cause : ε bas → réflexion environnement, pas mesure propre. Solution : sticker noir mat (ε = 0,95) collé sur la zone.
• Conséquence pro : sur transformateur, canalisation, échangeur métallique : toujours utiliser un repère émissif.
Pour mieux absorber l'énergie. Sur une plaque vitrocéramique ou induction, le transfert se fait par contact direct (peu importe la couleur du dessous).
Mais sur une plaque à gaz ou électrique radiante (foyer halogène), une partie de l'énergie est rayonnée. Une casserole noire mate (ε ≈ 0,95 absorption) capte 95 % du rayonnement IR. Une casserole en alu poli ne capte que 10 %.
D'où :
Cela vaut pour tout système exposé au rayonnement : panneaux solaires thermiques (noir mat), capteurs d'énergie (corps noir), revêtements industriels.
📚 §1 (rayonnement) + §4 (caméra thermique) + §5 (émissivité) de la leçon Ch04.