Émissivité

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L'émissivité d'un matériau (souvent écrite \varepsilon) est un nombre sans dimension (sans unité). Elle rend compte de la capacité d'un matériau à émettre de l'énergie par rayonnement. C'est le rapport entre l'énergie rayonnée par un matériau et l'énergie rayonnée par un corps noir à la même température. Ainsi un corps noir idéal a une émissivité de 1 (ε = 1) alors que n'importe quelle matériau réel à une émissivité inférieure à 1 (ε < 1).

De manière générale, plus un matériau est de couleur noire (spectralement cela signifie que les ondes visibles sont absorbées, l'absence de celles-ci correspondant à la couleur noire) et mat (faible réflexion) plus son émissivité est proche de 1. Au contraire plus un corps est réfléchissant, plus basse est son émissivité.

Un flux lumineux incident se décompose en 3 parties au "contact" du matériau :

  • un flux absorbé puis réémis par rayonnement.
  • un flux transmis qui traverse le matériau.
  • un flux réfléchi qui repart dans la direction du flux incident en sens inverse.

L'émissivité est la grandeur qui permet de connaître la part de flux réémise après absorption.

Description[modifier | modifier le code]

L'émissivité dépend de plusieurs facteurs : la température, l'état de surface, la direction du rayonnement et sa longueur d'onde. On suppose parfois, par commodité de calcul, qu'elle ne dépend pas de cette longueur d'onde. C'est l'approximation dite du corps gris.

On distingue plusieurs émissivités :

  • l'émissivité spectrale directionnelle (grandeur fondamentale)(ελ,n) : rapport des flux émis et reçus pour une longueur d'onde et une direction donnée ;
  • l'émissivité spectrale (monochromatique) hémisphérique (ελ)  : rapport des flux émis et reçus pour une longueur d'onde donnée obtenue après intégration dans le demi-espace (2 pi stéradians) de l'émissivité spectrale directionnelle (élimination de l'aspect directionnel avec prise en compte de toutes les directions) ;
  • l'émissivité directionnelle (εn) : rapport des flux émis et reçus dans une direction donnée après intégration sur l'étendue spectrale de l'émissivité spectrale directionnelle ;
  • l'émissivité totale (ε) rapport des flux émis et reçus sur le demi-espace et sur toute l'étendue spectrale.

Il est à noter que ces grandeurs prennent leur sens à condition de comparer des flux pris dans les mêmes conditions : si on s’intéresse par exemple à l'émissivité spectrale hémispherique il faudra comparer le flux incident et émis dans un demi-espace et pour une longueur d'onde donnée.

Exemples[modifier | modifier le code]

Émissivité des principaux matériaux
Matériaux Émissivité Longueur d'onde µm
Acier doux 0.20 - 0.32
Acier inoxydable (boulon) 0.32 3.4 - 5
Acier inoxydable oxydé à 800°C 0.85
Acier inoxydable poli 0.075
Acier inoxydable meulé 0.11
Acier inoxydable sablé 0.38 - 0.44
Acier inoxydable de type 301 0.54 - 0.63 3.4 - 5
Acier galvanisé (ancien) 0.88 8 - 14
Acier galvanisé (neuf) 0.23 8 - 14
Acier laminé à froid 0.7 - 0.9
Acier meulé 0.4 - 0.6
Acier nickelé 0.11 8 - 14
Acier oxydé 0.7 - 0.9
Acier poli 0.07
Acier doux terni 0.70 3.4 - 5
Alumine 0.8
Clinquant d'aluminium 0.04
Feuille d'aluminium 0.09 / 0.04 3 / 10
Aluminium anodisé 0.77
Aluminium abrasé 0.83 - 0.94 2 - 5.6
Aluminium oxydé 0.2 - 0.55 3.4 - 5
Aluminium oxydé à 600°C 0.11 - 0.19
Aluminium poli 0.039 - 0.057 8 - 14
Aluminium sablé 0.210
ALZAC A-2 (aluminium purifié) 0.73
Anodisation noire 0.82 - 0.88
Anodisation bleue 0.82 - 0.87
Antimoine poli 0.28 - 0.31
Ardoise d'amiante 0.96
Carton d'amiante 0.96
Matériaux à base d'amiante 0.78
Papier ou panneau d'amiante 0.94
Argent poli 0.02 - 0.03
Argile cuit 0.91 8 - 14
Asphalte 0.93
Basalte 0.72
Beryllium 0.18
Beryllium anodisé 0.9
Béton 0.92
Béton rugueux 0.92 - 0.97 2 - 5.6
Béton sec 0.95 5
Béton aggloméré 0.63
Bismuth poli 0.34
Bitume en bandes 0.91
Bois dur à contre fibre 0.82 2 - 5.6
Bois dur dans le sens des fibres 0.68 - 0.73 2 - 5.6
Bois naturel 0.90 - 0.95
Bois vernis 0.93 3.4-5
Brique à l'argile (réfractaire) 0.59 - 0.85 2 - 5.6
Brique d'alumine 0.68 2 - 5.6
Brique commune / vitrifiée 0.81 - 0.86 2 -5.6
Brique à maçonner 0.94 5
Brique rouge 0.9 - 0.93
Bronze poli 0.1
Bronze poreux/rugueux 0.55 8 - 14
Cadmium 0.02
Calcaire 0.95 - 0.96 5
Caoutchouc 0.95 8 - 14
Caoutchouc naturel dur 0.91
Caoutchouc naturel souple 0.86
Carbone en fibres 0.77
Carbone (graphite) 0.98 8 - 14
Carbone pur 0.81 8 - 14
Carbure de silicium 0.83 - 0.96
Carton (boite en) 0.81 5
Carton gris non traité 0.90 2 - 5.6
Céramique 0.95
Charbon de bois 0.91
Charbon pulvérisé 0.96 8 - 14
Chrome poli 0.08 - 0.36 8 - 14
Ciment 0.54 8 - 14
Contreplaqué 0.83 - 0.98 2 - 5.6
Constantan 0.09
Corps noir théorique 1.0
Coton (tissu) 0.77
Cuivre oxydé 0.65 - 0.88 8 - 14
Cuivre déposé électriquement 0.03 8 - 14
Cuivre poli 0.023 - 0.052 8 - 14
Cuivre recuit 0.07 8 - 14
Cuivre revêtu d'argent 0.30 3.4 - 5
Eau 0.95 - 0.963
Etain 0.05 - 0.07 8 - 14
Fer forgé lisse 0.30
Fer forgé terne 0.70
Fer en lingot rugueux 0.87 - 0.95 8 - 14
Fer oxydé 0.5 - 0.9 8 - 14
Fer laminé 0.77 8 - 14
Fer poli 0.14 - 0.38
Fer rouillé 0.61 2 - 5.6
Fibre de verre 0.750
Formica 0.937 6.5 - 20
Fonte brute de fonderie 0.81 8 - 14
Fonte décalaminée 0.44 8 - 14
Fonte fondue 0.2 - 0.3
Fonte oxydée 0.6 - 0.95 8 - 14
Fonte polie 0.21
Gazon 0.8 - 0.75
Glace 0.97 8 - 14
Granite 0.96 5
Gravier 0.95 6.5 - 20
Gris 0.92 2 - 5.6
Gypse 0.85 8 - 14
Herbe 0.76 - 0.74
Huile (film sur base de nickel) ep 0mm 0.05
Huile ep 1 mm 0.27
Huile ep 2 mm 0.46
Huile ep 5 mm 0.72
Huile couche épaisse 0.82
Inconel X oxydé 0.71
Inconel X en feuille (1mm) 0.10
Laiton abrasé (grain de 80) 0.20
Laiton laminé en plaque 0.06
Laiton mat / terni 0.22 8 - 14
Laiton oxydé 0.5
Laiton oxydé à 600°C 0.6
Laiton poli 0.03 - 0.05 8 - 14
Laque bakélite 0.93 8 - 14
Laque blanche 0.87 - 0.92 8 - 14
Laque Enamel 0.90 8 -14
Laque Noir de Parson 0.95
Laque noire brillante sur métal 0.87
Laque noire mate 0.97 8 - 14
Oxyde de magnésium 0.20 - 0.55
Magnésium poli 0.07 - 0.13
Marbre blanc 0.95
Mercure liquide 0.1 8 - 14
Molybdène en filament 0.096 - 0.202
Molybdène poli 0.05 - 0.18
Monel (NiCuMo) 0.1 - 0.4
Mortier 0.87 2 - 5.6
Mortier sec 0.94 5
Neige 0.99 8 - 14
Nickel-chrome en fil poli 0.65 - 0.79
Nickel Electro déposé (poli / brut) 0.05 - 0.11
Nickel poli 0.072 8 - 14
Nickel oxydé 0.59 - 0.86
Noir de fumée 0.96 8 - 14
Or poli 0.018 - 0.035
Panneau de particules léger 0.85 2 - 5.6
Panneau de particules renforcé 0.85 2 -5.6
Papier adhésif blanc 0.93
Papier blanc 0.68 / 0.90 2 - 5.6 / 8 - 14
Papier plastique rouge 0.94 2 - 5.6
Papier plastique blanc 0.84 2 - 5.6
Papier noir brillant 0.90 8 - 14
Papier noir mat 0.94
Papier glacé 0.55
Peau humaine 0.98
Peinture aluminium 0.45
Peinture blanche 0.77 3.4 - 5
Peinture Epoxy noire 0.89
Peinture Glycéro noire 0.80
Peinture à l'huile 0.94
Peinture Jaune cadmium 0.33
Peinture non métallique 0.90 - 0.95
Peinture plastifiée blanche 0.84 2 - 5.6
Peinture plastifiée noire 0.95 2 - 5.6
Peinture silicone noire 0.93
Peinture verte chrome 0.70
P.V.C. 0.91 - 0.93 2 - 5.6
Plastique acrylique 0.94 5
Plastique blanc 0.84 2 - 5.6
Plastique noir 0.94 2 - 5.6
Platine poli 0.054 - 0.104 8 - 14
Plâtre 0.86 - 0.9 2 - 5.6
Plexiglas 0.86 2 - 5.6
Plomb oxydé 0.4 - 0.6 8 - 14
Plomb poli 0.5 - 0.1 8 - 14
Plomb pur non oxydé 0.057 - 0.075
Polypropylène 0.97 2 - 5.6
Polyuréthane (mousse de) 0.6 5
Porcelaine vitrifiée 0.92 8 - 14
PVC pour gaine de câbles 0.95 3.4 - 5
Quartz vitrifié 0.93 8 - 14
Sable 0.76
Sciure 0.75
séquoïa travaillé 0.83 2 - 5.6
séquoïa brut 0.84 2 - 5.6
Tantale (feuille) 0.05
Teflon (revêtement) 0.38
Titane poli 0.19
Toile de jute incolore 0.87 2 -5.6
Toile de jute verte 0.88
Tuile 0.97
Ancien filament de tungstène 0.032 - 0.35
Tungstène poli 0.03 - 0.04 8 - 14
UHMW (polyéthylène à très haut degré de polymérisation) 0.87 3.4 - 5
Vernis 0.93 2 - 5.6
Verre 0.92 8 - 14
Verre poli 0.94
Verre utilisé en chimie (Pyrex(c)) 0.97 6.5 - 20
Zinc oxydé 0.10
Zinc poli 0.03


( Informations croisées entre :

)