WorksheetsSpe-Propriétés thermiques des matériaux
Total questions: 10
Worksheet time: 20mins
Un "frigo du désert" fonctionne comme un "bojito" par évapo-transpiration
Si le contenu est refroidi, c'est que le système perd de l'énergie thermique
L'énergie interne perdue par le contenu bojito à pour origine l'évaporation de l'eau liquide
Le contenu du bojito est refroidit par l'air extérieur car ce dernier est initialement plus froid
L'énergie de vaporisation de l'eau à 20°C est Lv=2400 kJ/g
Il faut fournir de l'énergie à de l'eau pour qu'elle s'évapore
On ressent du froid quand on sort de l'eau car l'évaporation de l'eau prélève de l'énergie thermique à la peau
Si un gramme d'eau à 20° s'évapore par seconde, le flux thermique correspondant est 2400W
La vaporisation n'est possible qu'à 100°C à pression atmosphérique
Les bojito et "frigos du désert" fonctionnent le mieux dans des climats chauds et secs
Les bojito et "frigos du désert" fonctionnent le mieux dans des climats chauds et humides
Les bojito et "frigos du désert" sont construits en terre crue poreuse non vernie
Un climat humide empêche l'évaporation de l'eau à température ambiante car l'atmosphère est saturée
Dans une première étape, la chaleur perdue par évaporation excède la chaleur reçue par conduction
Quand la température à l'intérieur du pot diminue, le flux thermique par conduction augmente
La température du contenu du récipient réaugmente, si l'évaporation s'arrête
Une fois refroidi, l'évaporation n'est plus nécessaire
Bojito (étude expérimentale)
Dans cette expérience, la température extérieure est à 21°C
Dans cette expérience, la température extérieure est à 15,5°C
Le bojito s'est refroidi de 5,5°C en quelques heures
Après 3 heures, le flux sortant lié à l'évaporation est égal au flux entrant par conduction depuis l'extérieur plus chaud
Bouilloire et tasse de thé bien chaude
Loi de Wien : λmax×T = 3000 μm/T(K)
Les liquides chauds rayonnent dans l'infrarouge
D'après la loi de Wien, les objets à la température ambiante (300K) rayonnent à λmax d'environ 10 μm
La tasse perd aussi de l'énergie par convection et conduction
La tasse transfert de l'énergie spontanément des zones de température basse vers les zones de température élevées
Le métabolisme de base d'un humain est d'environ 100W
Cela correspond à une énergie de 2,4kWh (=8600 kJ) en une journée
Les pertes d'énergie journalières doivent être compensées par l'alimentation (environ 2050 kcal/jour = 8600 kJ/jour)
La kilocalorie (4180J) est l'énergie nécessaire pour réchauffer 1 g d'eau de 1°C
La kilocalorie (4180J) est l'énergie nécessaire pour réchauffer 1 kg d'eau de 1°C
Couverture de survie
A : doré vers l'intérieur - B : doré vers l'extérieur
Le sens d'utilisation d'une couverture de survie n'est pas important
Le côté doré réfléchit mieux les infrarouges que le côté argenté
Recouvrir la tasse par un couvercle pourrait diminuer les pertes thermiques
Le thé se refroidit le moins vite si la couverture de survie est côté doré à l'intérieur (A)
Refroidissement d'une tasse de thé
La température de la pièce est de 20°C
Le thé est un peu trop chaud (80°C) pour le boire immédiatement
En 20 minutes, la température du thé s'est annulée
Le temps de refroidissement dépend de la quantité de chaleur stockée (capacité C en J/K) et de la résistance (Rth W/K) des transferts thermiques
Bouilloire électrique ceau = 4,18 kJ/kg =1kcal/kg
L'eau de la bouilloire chauffe car son énergie interne augmente
L'eau chauffe car elle reçoit plus de chaleur Q1 par la résistance électrique qu'elle n'en perd Q2 vers l'environnement
Le flux thermique φ2 vers l'extérieur par conduction augmente quand l'eau chauffe car la température interne augmente
Le flux thermique φ2 vers l'extérieur par conduction augmente quand l'eau chauffe car la la résistance thermique Rth du récipient diminue
