Cet article explique ce que sont les pyromètres et à quoi ils servent. Ainsi, vous découvrirez comment fonctionne un pyromètre, quels sont les différents types de pyromètres et les avantages et inconvénients des pyromètres.
Qu'est-ce qu'un pyromètre ?
Un pyromètre est un appareil qui permet de mesurer la température d'un corps sans avoir à entrer en contact avec celui-ci. Autrement dit, un pyromètre est un thermomètre qui mesure la température à distance.
Par exemple, le pyromètre permet de mesurer la température de métaux extrêmement chauds (+600 ºC). Bien évidemment, ces valeurs de température seraient impossibles à déterminer en établissant un contact avec le métal. Ci-dessous, nous verrons plus d'applications de ce type d'instruments de mesure.
Le fonctionnement d'un pyromètre repose sur la mesure du rayonnement émis par le corps, à partir duquel la température corporelle peut être calculée.
Par conséquent, la différence entre un pyromètre et un thermomètre réside dans la méthode de mesure de la température. Un pyromètre peut mesurer la température d'un corps à distance, tandis qu'un thermomètre doit avoir un contact physique avec le corps. De plus, les pyromètres peuvent mesurer des plages de températures beaucoup plus larges que les thermomètres.
Bien que l'inventeur du pyromètre soit inconnu, son invention est attribuée au Néerlandais Pieter van Musschenbroek et à l'Anglais Josiah Wedgwood, qui ont développé indépendamment des appareils très similaires au pyromètre.
Comment fonctionne un pyromètre ?
Maintenant que l’on connaît la définition d’un pyromètre, voyons le principe de fonctionnement de cet appareil de mesure.
Tout corps dont la température est supérieure à 0 K émet un rayonnement thermique dont la valeur dépend de sa température. Ainsi, plus le corps est chaud, plus le rayonnement thermique qu’il émet est important.
Le fonctionnement d'un pyromètre repose sur la loi de Stefan-Boltzmann, qui relie la température d'un corps au rayonnement thermique qu'il émet. Ainsi, le pyromètre mesure le rayonnement émis par le corps et, appliquant la loi de Stefan-Boltzmann, calcule la température du corps.
Plus précisément, la formule de la loi de Stefan-Boltzmann est la suivante :
Où:
- Le
est le rayonnement thermique émis par le corps. -
est l'émissivité caractéristique du corps. -
est la constante de Stefan-Boltzmann, qui est égale à 5,67·10 -8 W·m -2 ·K -4 . -
est la température corporelle.
Types de pyromètres
Les pyromètres peuvent être classés en trois types différents selon la manière dont ils captent le rayonnement thermique de l'objet.
- Pyromètre optique : type de pyromètre qui compare le rayonnement émis avec celui d'une lumière calibrée pour mesurer la température de l'objet. La mesure de la température dépend donc de la lumière visible émise par le corps. Ce type de pyromètre est utilisé pour mesurer des températures supérieures à 700 ºC.
- Pyromètre à rayonnement : type de pyromètre qui détermine la température d'un corps à partir du rayonnement qu'il émet. Généralement, sa plage de mesure est comprise entre 550 ºC et 1 600 ºC.
- Pyromètre infrarouge : type de pyromètre dont le fonctionnement est similaire au pyromètre à rayonnement, cependant, il ne détecte que les rayonnements d'une longueur d'onde comprise entre 0,4 et 0,7 μm. Il peut mesurer une très large plage de températures, généralement de -50 ºC à 4 000 ºC.
Avantages et inconvénients du pyromètre
Avantages du pyromètre :
- La mesure de la température avec un pyromètre est très rapide (cela prend généralement moins d'une seconde).
- La plage de températures qu'un pyromètre peut mesurer est très large.
- Contrairement à un thermomètre classique, un pyromètre ne subit pas d’usure des contacts.
- Les pyromètres permettent de mesurer la température des corps en mouvement.
- Les erreurs dues à un mauvais contact thermique sont évitées.
Inconvénients du pyromètre :
- L'émissivité du matériau doit être connue afin de déterminer avec précision la température.
- Les réflexions des sources de rayonnement thermique ou de la lumière ambiante peuvent affecter la valeur de température mesurée.
applications du pyromètre
Les pyromètres sont très utiles pour mesurer la température d'une surface très difficile d'accès ou qu'on ne peut pas toucher car très chaude. Par exemple, un pyromètre peut être utilisé pour connaître la température d’un moteur ou d’une partie inaccessible d’une machine.
De même, les pyromètres permettent de mesurer la température des corps en mouvement. Par exemple, le pyromètre est l’instrument utilisé pour mesurer la température d’une turbine en rotation.
De plus, le pyromètre peut mesurer une plage de températures beaucoup plus large qu'un thermomètre, c'est pourquoi les pyromètres sont utilisés pour mesurer des températures très élevées. Par exemple, dans les fours métallurgiques, le pyromètre est utilisé pour mesurer en continu la température du métal travaillé.