1. Tout corps rayonne
Près d'une rampe de spots halogènes ou d'une vitrine chauffante, on sent la chaleur sans toucher : c'est le rayonnement thermique. Tout objet émet des ondes électromagnétiques du seul fait de sa température.
Rayonnement thermique : rayonnement électromagnétique émis par tout corps, dont la puissance et la répartition spectrale dépendent de sa température.
- Corps aux températures usuelles (murs du magasin, produits, personnes) : le rayonnement est dans l'infrarouge (IR), invisible pour l'œil.
- Corps très chauds (filament d'halogène ≈ 2 500 °C, Soleil ≈ 5 500 °C) : une partie du rayonnement devient visible.
À retenir : plus un corps est chaud, plus il émet de puissance rayonnée et plus son émission se décale vers les courtes longueurs d'onde (IR → rouge → blanc).
Montrer qu'un objet se réchauffe par rayonnement (protocole) :
- 1. Disposer deux boîtes métalliques identiques, l'une peinte en noir mat, l'autre brillante, à égale distance d'une lampe puissante.
- 2. Suivre la température des deux boîtes avec des sondes (ExAO) pendant 10 min.
- 3. Conclure : les deux se réchauffent sans contact (rayonnement) ; la boîte noire chauffe davantage car elle absorbe mieux le rayonnement — d'où l'effet des habillages sombres en vitrine au soleil.
- 4. Interposer successivement verre, polycarbonate, film solaire : mesurer comment chaque matériau atténue l'échauffement (absorption de l'IR).
2. La caméra thermique : auditer le magasin
La caméra thermique détecte le rayonnement infrarouge émis par les surfaces et le convertit en image en fausses couleurs (échelle de températures).
Exemple exploité — Audit énergétique de la boutique en hiver : l'image thermique de la façade montre des zones chaudes (rouges) autour de la porte d'entrée et en bas des vitrines : fuites d'air chaud et ponts thermiques. Le rideau d'air et des joints adaptés réduisent ces déperditions. À l'intérieur, un point chaud anormal sur une prise multiple signale un risque électrique à traiter.
Mesures et incertitudes : la température lue dépend du réglage d'émissivité (± quelques degrés) : la thermographie sert à comparer des zones entre elles, pas à certifier une température absolue. Répéter les relevés et présenter les valeurs avec des chiffres significatifs raisonnables.
3. L'effet de serre : de la vitrine à l'atmosphère
Analogie de la vitrine : par une journée d'hiver ensoleillée, l'intérieur de la vitrine chauffe : la vitre laisse passer la lumière visible du Soleil, les objets chauffent et émettent de l'infrarouge que la vitre bloque en partie : la température monte. L'atmosphère terrestre joue un rôle comparable avec ses gaz à effet de serre.
Effet de serre atmosphérique : les GES de l'atmosphère absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface de la Terre, tout en laissant passer l'essentiel du rayonnement visible venant du Soleil. Une partie de l'énergie absorbée est réémise vers la surface : celle-ci reçoit donc plus d'énergie par transfert radiatif, ce qui élève sa température moyenne.
Principaux gaz à effet de serre : vapeur d'eau (H2O), dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4), protoxyde d'azote (N2O).
L'effet de serre est naturel et indispensable : sans lui, la température moyenne serait d'environ −18 °C au lieu de +15 °C. Il est amplifié par les rejets de GES liés aux activités humaines, notamment le CO2 des combustions (chauffage des locaux, transport des marchandises, production d'électricité).
Exemple documentaire — Lien avec l'activité commerciale : le bilan carbone d'une boutique comprend le chauffage et l'éclairage (CO2 selon le mix énergétique), le transport des marchandises (camions, fret aérien : CO2), la fabrication des produits. Concentration en CO2 : ≈ 280 ppm avant l'ère industrielle, plus de 420 ppm aujourd'hui ; température moyenne mondiale : +1,2 °C environ. Réduire les déperditions thermiques du magasin et choisir un éclairage LED diminuent directement les émissions.
Sécurité — sources lumineuses : rampes halogènes et lampes chauffantes : ne pas regarder directement, respecter les distances aux produits inflammables (textiles, papiers de vitrine), laisser refroidir avant manipulation. Risque de brûlure au contact des vitres chauffées.