Rayonnement thermique

“ La chaleur se réfléchit à la surface des corps absolument comme la lumière, les rayons ou les ondes, qui viennent nous frapper et nous communiquent la chaleur. C'est pour en augmenter l'effet, que l'on entoure les foyers de surfacesmétalliques qui renvoient de la chaleur par rayonnement. C'est dans ce but aussi qu'on a ondulé ces surfaces métalliques, pour multiplier les surfaces de chauffe, qui augmentent singulièrement la chaleur rayonnée. ”

“ Toutes les radiations sont calorifiques, en ce sens qu’elles produisent, lorsqu’elles sont absorbées, un dégagement de chaleur équivalent à l’énergie rayonnante disparue; être plus ou moins calorifique, pour un rayonnement, est affaire de quantité et non de qualité... ”

“ Si la surface est formée d'un métal poli, le rayonnement sera faible, le refroidissement sera lent; on dit que le métal poli a un faible pouvoir émissif. Si la surface est formée d'une substance mate et dépolie, de noir de fumée ou de blanc de plomb, le rayonnement sera intense, le refroidissement bien plus rapide. ”

“ Alors le régime naturel d’aération que nous venons de décrire — régime que l’on peut appeler thermique comme étant engendré par les différences de température, et qui aurait pour effet d’engendrer et de maintenir une ventilation plus ou moins active de l’extrémité plus basse à celle plus élevée — peut être complètement troublé. ”

“ Il s’y forme des dépôts de matières solides ou liquides qui contribuent dans une proportion très notable au rayonnement de l’astre naissant, comme les parcelles de carbone alimentent la lumière d’une flamme de gaz ; mais, la lumière devenant plus vive, il se perd aussi plus de chaleur. ”

“ Un changement thermique a été défini comme pouvant être la cause ou l’effet d’un autre changement thermique, rien d’autre ne se passant. Par exemple la fusion de glace peut être achetée par le refroidissement d’une masse de mercure qui passe de la température de l’eau bouillante à celle de la glace fondante, sans autre répercussion. ”

“ Ils pensent que les phénomènes chimiques et électriques dont il a été question plus haut et qui se produisent incessamment dans l’intérieur de notre globe sont de nature à régénérer une quantité de chaleur égale à celle que le rayonnement fait perdre à la terre. ”

“ Cette pellicule s'opposa à la perte de la chaleur centrale de la terre ou du fluide igné qu'elle enveloppait; l'espace voisin de notre globe où tant de matières étaient à l'état de gaz, n'étant plus échauffé avec la même puissance par le rayonnement de notre planète se refroidit ; l'abaissement de la température transforma les gaz invisibles en vapeurs minérales, puis en nuages sombres, ardents, pleins d'électricité, roulant autour de la terre, où ils durent occasionner d'épouvantables tempêtes. ”

“ Ce flux d'énergie, qui maintient l'état d'équilibre dynamique des milieux, répond exactement au flux de chaleur qui, dans la théorie de l'équilibre thermique de l'atmosphère moléculaire, considérée comme centre de refroidissement, vient, des limites extrêmes du milieu général ambiant, se concentrer sur la molécule et faire équilibre à la perte constante de chaleur subie par l'atmosphère centrale. ”

“ Dans le foyer, il y a des températures très diverses, toutes supérieures à celle de la paroi de la chaudière, et dont certaines sont extrêmement élevées, aux points mêmes où se produit la combustion et dans les flammes auxquelles elle donne naissance. Ces températures n’ont rien de commun avec celle de la source thermodynamique, à laquelle le fluide emprunte l’énergie thermique exigée pour son évolution. Nous avons d’ailleurs évité ce malentendu en définissant (§ 9) la source chaude comme constituée par les parois de la chaudière. ”

“ Nous verrons plus loin que dans les foyers intérieurs la chaleur transmise, par mètre carré de métal, est notablement plus considérable que dans les chaudières à foyer extérieur. Aussi la tôle exposée au rayonnement doit-elle être, encore plus peut-être que pour les foyers extérieurs, de qualité tout à fait supérieure et d'une homogénéité parfaite pour que la conductibilité ne soit en rien altérée. ”

“ Si l'on songe que cette masse énorme d'air chaud évacué est remplacée par de l'air froid qui vient de l'extérieur à travers les fentes et emporte toute la chaleur transmise ; que, de plus, la quantité de chaleur rayonnée, déjà très-faible puisque le rayonnement n'a lieu que d'un côté, est encore amoindrie par l'insuffisapce de l'ouverture de la cheminée, laquelle, dans bien des cas,, ne dépasse pas 25 décimètres carrés ; on conçoit facilement que l'air froid, dans son trajet des ouvertures à la cheminée, puisse absorber toute la chaleur que le combustible fournit à l'appartement. ”

“ La va porisation de l'eau pendant le jour absorbe une grande quantité de calorique lorsqu'elle retourne à l'état liquide, quand le rayonnement se produit, elle rend cette chaleur aux couches atmosphériques voisines du sol. ”

“ Le sol et ses reliefs agissent sur le corps par radiations réciproques, la chaleur ainsi rayonnée traversant l'air sans s'y dépenser sensiblement; l'influence de convection thermique de l'atmosphère domine considérablement alors l'influence de radiation du sol, surtout lorsque les courants horizontaux se font sentir. Dans ce cas, les parties du corps qui sont sous le vent dépensent beaucoup plus de calorique que les autres, il y a rupture d'équilibre dans l'évaporation de surface et dans le refroidissement de nos divers organes ; nous sommes menacés de désordres de santé ”

“ En dehors de ces circonstances géothermiques, inhérantes à la profondeur plus ou moins grande des chantiers, l'échauffement de l'air dans la mine peut tenir à une foule d'autres causes, dont les effets sont plus ou moins sensibles : oxydation des pyrites, combustion des appareils d'éclairage, tirage à la poudre et à la dynamite, venue de sources thermales, rayonnement calorique des foyers d'incendies qui peuvent se produire dans certains quartiers de la mine. ”

“ Chauffer un édifice à une température donnée, c'est lui fournir une quantité de chaleur suffisante pour égaler la somme des pertes de chaleur causées: 1° par le rayonnement et la conductibilité de ses parois extérieures, murs, vitrages, toitures, etc. ; 20 par la chaleur contenue dans le volume d'air nécessaire à la ventilation de cet édifice ; volume d'air qui est toujours extrait à une température au moins égale a celle qu'on veut maintenir à l'intérieur. ”

“ La seule différence est que plus une. flamme est éclairante, plus la proportion de chaleur qu'elle émet sous forme de chaleur rayonnante est considérable, aussi quand on veut chauffer par rayonnement, on choisit des flammes très éclairantes et pour cela on emploie alors soit les becs à récupération, soit les becs Bunsen qui portent à l'incandescence des houppettes d'amiante ou des tiges de métal mince. ”

“ SURFACE DE CHAUFFE DIRECTE. 521
la paroi n'atteint pas 190°, même pour une combustion active de 100 kilogrammes de houille par mètre carré de grille, ce qui justifie le calcul fait au n° 356.
De là cette conséquence importante: le métal s'échauffant pou, il n'y a pas d'inconvénient à exposer une partie de la surface de chauffe au rayonnement du foyer, ce qui donne le grand avantage de faire transmettre par une faible surface une grande quantité de chaleur et par suite de réduire notablement les dimensions et les frais d'installation des appareils. ”

“ Pour le même motif, il faut éviter aux gaz de la combustion, à la sortie du foyer, le contact de grandes surfaces froides et maintenir une température élevée jusqu'à la combustion complète. Le refroidissement amène l'extinction de la flamme. ”

“ C'est, néanmoins, une illusion de croire que le rayonnement est plus énergique dans le sens perpendiculaire que dans le sens horizontal ; la réalité est que le rayonnement s'exerce dans tous les sens, mais il y a plus de chaleur au-dessus d'un foyer que latéralement, à cause des gaz chauds qui se dégagent de la combustion et s'élèvent. Il est vrai que les cheminées ordinaires ne savent pas mettre à profit cette grande quantité de calorique et que, de plus, on adosse régulièrement les foyers à un mur, de telle sorte que les trois quarts du pouvoir rayonnant sont annulés. ”

“ On comprend, en effet, que dans les types de radiateurs normaux, le mouvement d'air chaud qui se produit forme, en quelque sorte, un écran isolant qui réduit le rayonnement, tandis que si on réduit le chauffage de l'air, le rayonnement s'accentue.
D'autre part, le coefficient de transmission tombe à 275 calories par m2, l'installation est plus coûteuse, mais le chauffage devient pratiquement invisible, ce qui est recherché par les décorateurs modernes. ”

“ Pertes dues au rayonnement et à la conductibilité
Comme l'appareil fonctionne dans une salle où règne une température normale de +15° environ, la chaleur ambiante tend toujours à pénétrer dans les appareils froids, quelles que soient du reste leur protection et l'épaisseur des parois calorifuges. ”

“ En second lieu, il y a la chaleur perdue par la transmission dans l'atmosphère à travers les parois du foyer et des carneaux où circulent les gaz de la combustion. A chaque surface S1, S2, S3, correspond en général une surface de refroidissement et une perte de chaleur qui dépend des températures, de la nature et des dimensions de la surface et des parois. ”

“ Nous savons que par l'effet du rayonnement, les températures diverses de tous les corps tendent à s'équilibrer entre elles ; or ies tuyaux remplis d'eau chaude rayonnent sur toutes les parties de leur surface, et il suit de ce fait que si les tuyaux d'un grand diamètre sont plus lents à s'échauffer, ils sont pour la même raison plus longtemps à se refroidir, et fournissent par cela même une chaleur plus régulière et plus durable. ”

“ La colonne d’air se modifie sans cesse au contact des surfaces solides ou liquides ; et la vapeur d’eau, transportée à la suite de ces oscillations, s’accroît, se condense ou se précipite suivant l’état thermique des surfaces qu’elle rencontre. Le sol est en butte de la part des météores, non seulement à des attaques de vive force, mais à des atteintes par infiltration. ”

“ La perte de chaleur provenant du contact de l'air est indépendante de la nature de la surface des murailles ou parois, elle ne dépend que de l'excès de la température des parois sur celle de J'air extérieur, de la forme et des dimensions des parois extérieures et de la vitesse du vent ”

“ L'air chaud se rend du calorifère aux locaux à chauffer par des gaines montantes; ces gaines sont construites comme les conduits de fumée eux-mêmes c'est-à-dire en briques ordinaires, en briques cintrées ou en wagons, et dans l'établissement de ces gaines on prend les mêmes précautions contre l'incendie que pour les conduites emmenant les produits de la combustion; il arrive, en effet, des cas où, par suite de l'élévation de la température extérieure, les habitants ferment les bouches de chaleur ”

“ Un simple refroidissement suffit pour faire passer subitement la vapeur invisible à ce dernier état ; car, comme tous les autres gaz, l’air froid ne peut dissoudre autant d’eau que l’air chaud. Or, quand les rayons du soleil frappent les flancs nus d’une montagne escarpée, la réverbération agit rapidement sur les couches d’air environnantes. ”

“ Le gaz de l'éclairage s'enflamme et développe une quantité de chaleur considérable ; cette chaleur dégagée dilate l'air non décomposé par la combustion, en produisant une force expansive capable de faire mouvoir le piston et les pièces qui y sont adaptées. ”

“ D'autre part le chauffage n'est pas des plus faciles, à régler de manière à offrir quelque uniformité dans le temps.
Enfin les condensations de vapeur d'eau le long des conduits ou gaines d'évacuation des produits de combustion du gaz ne sont pas sans créer parfois des complications d'installation.
Appareils à rayonnement. — Ces appareils, qui sont aujourd'hui les plus usités, fonctionnent en réalité beaucou p plus par convection que par rayonnement ; toutefois ce sont encore les meilleurs, car seul le rayonnement peut donner le chauffage immédiat après l'allumage. ”

“ Ce qui nous amène à penser que l’énergie thermique présente dans une masse d’eau par exemple apparaîtrait à un grossissement suffisant comme une somme d’énergies potentielles et cinétiques en transformation réciproque incessante, et réparties, selon un régime permanent fixé à chaque température, entre un nombre immense de systèmes excessivement petits. ”

“ Dans tous ou presque tous nos appareils modernes, on s'est efforcé de résoudre ce problème : Utiliser le plus complètement et le plus économiquement possible la chaleur dégagée en bridant les combustibles proprement dits. ”

“ L'application des principes de la théorie nouvelle de la chaleur aux gaz permanents ainsi considérés est d'une extrême simplicité. La totalité de la chaleur qu'ils reçoivent du dehors est employée à élever leur température ou est convertie en travail mécanique extérieur. ”

“ Le problème physiologique du chauffage n'est résolu que par les cheminées à foyers découverts, c'est-à-dire par la chaleur rayonnée lumineuse. Autre chose est de recevoir la chaleur par l'intermédiaire de l'air qui sort de canaux chauffés, qui se dégage du poêle, la chaleur obscure, où d'un foyer incandescent qui exerce sur l'organisme un peu de cette influence pénétrante et plastique qui est le propre de la radiation solaire. ”

“ Lorsqu'on doit transporter la chaleur à distance, dans des conduits ou des tuyaux, par un courant d'air chaud, d'eau chaude ou de vapeur, il importe, pour réduire, dans le transport, les pertes de chaleur qui tendent toujours à se produire, sous l'action refroidissante du milieu ambiant, d'entourer ces tuyaux d'une enveloppe de corps mauvais conducteur de la chaleur. ”

“ Le feu allumé à l'orifice du fourneau, la flamme se précipitait dans le conduit, et l'air chaud tapissait de façon continue le plafond de l'hypocauste, chauffant ainsi le sol même de la pièce d'habitation, sans déperdition de chaleur. L'architecte de cette époque obtenait ainsi une chaleur douce équivalente à celle de nos poêles en terre cuite modernes. L'air de la pièce n'était pas non plus décomposé et désoxygéné par tous les gaz qui s'échappent de nos cheminées et de nos conduits de chaleur en tôle : enfin il chauffait les pieds, et l'usage de la chaufferette devait être inconnu. ”