Avec quoi chauffer de l'eau en haute Montagne? Marie Pierrot Lycée général et technologique du Rempart

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Hugues Goudreau
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1 Avec quoi chauffer de l'eau en haute Montagne? Marie Pierrot Lycée général et technologique du Rempart

3 Comment positionner la bougie?

4 Pourquoi une boite de Conserve? Comment positionner la bougie? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite.

5 Rôle de la spatule : Pourquoi une boite de Conserve? Le métal favorise la transmission de la chaleur dégagée par la flamme Comment positionner la bougie? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite.

6 Rôle du «paravent aluminé» : Rôle de la spatule : Mélanger l'eau pendant la chauffe et homogénéiser sa température Pourquoi une boite de Conserve? Le métal favorise la transmission de la chaleur dégagée par la flamme Comment positionner la bougie? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite.

7 Rôle du «paravent aluminé» : Limiter les fuites thermiques par rayonnement IR et les oscillations de la flamme.. Pourquoi une boite de Conserve? Rôle de la spatule : Mélanger l'eau pendant la chauffe et homogénéiser sa température Rôle du couvercle : Le métal favorise la transmission de la chaleur dégagée par la flamme Comment positionner la bougie? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite.

8 Rôle du «paravent aluminé» : Limiter les fuites thermiques par rayonnement IR et les oscillations de la flamme.. Pourquoi une boite de Conserve? Le métal favorise la transmission de la chaleur dégagée par la flamme Comment positionner la bougie? Rôle de la spatule : Mélanger l'eau pendant la chauffe et homogénéiser sa température Rôle du couvercle : Limiter les fuites thermiques par convection de l'air Pourquoi des pinces isolées? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite.

9 Rôle du «paravent aluminé» : Limiter les fuites thermiques par rayonnement IR et les oscillations de la flamme.. Pourquoi une boite de Conserve? Le métal favorise la transmission de la chaleur dégagée par la flamme Comment positionner la bougie? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite. Rôle de la spatule : Mélanger l'eau pendant la chauffe et homogénéiser sa température Rôle du couvercle : Limiter les fuites thermiques par convection de l'air Pourquoi des pinces isolées? Pour éviter les fuites thermiques par conduction Pourquoi prendre au départ de l'eau froide?

10 Rôle du «paravent aluminé» : Limiter les fuites thermiques par rayonnement IR et les oscillations de la flamme.. Pourquoi une boite de Conserve? Le métal favorise la transmission de la chaleur dégagée par la flamme Comment positionner la bougie? Il faut que le haut de la flamme lèche le fond de la boite. Rôle de la spatule : Mélanger l'eau pendant la chauffe et homogénéiser sa température Rôle du couvercle : Limiter les fuites thermiques par convection de l'air Pourquoi des pinces isolées? Pour éviter les fuites thermiques par conduction Pourquoi prendre au départ de l'eau froide? En partant d'une température inférieure à la température ambiante et en allant jusqu'à une température supérieure, on espère que les échanges thermiques avec l'extérieur se compensent...

11 Plan d'action 1. On note la température de l'air ambiant 2.On mesure avec précision la masse du combustible avec son contenant 3. On mesure la masse de la boite de conserve 4. On verse environ 150 ml d'eau froide dans la boite 5. On mesure la masse de la boite contenant l'eau 6. On installe le dispositif de façon à ce que la flamme soit à la bonne hauteur 7. On mesure la température de l'eau froide et on en déduit celle à laquelle nous arrêterons la chauffe 8. On allume la bougie, on déclenche éventuellement le chronomètre, puis on mélange jusqu'à ce que l'eau atteigne la température choisie. 9. On éteint et on note la durée de chauffe. 10. On mesure avec précision la nouvelle masse du combustible et de son contenant. 11. On a tout ce qu'il faut : on calcule le pouvoir calorifique du combustible!

12 Mesures Température de l'air ambiant : Masse du combustible avec son contenant : Masse de la boite de conserve : Masse de la boite contenant l'eau : On en déduit la masse de l'eau chauffée : Température de l'eau froide : Température de l'eau chaude à atteindre : Écart de température : On chauffe... on mélange... Durée de chauffe : Masse du combustible et de son contenant après la chauffe : Masse de combustible utilisé :

13 Calculs Q eau =c eau. m eau.( ϑ F ϑ I ) Q boite =c boite.m boite.(ϑ F ϑ I ) E =Q boite +Q eau Enfin, en supposant que l'énergie fournie par la combustion est totalement reçue par la boite et l'eau : PC bougie = E bougie m bougie

14 Résultats PC PC En J/kg bougie PC BOUGIE ALCOOL En J/kg PC BOUGIE En J/kg PC ALCOOL En J/kg

15 Conclusions? Les valeurs de PC obtenus sont beaucoup plus faibles que les valeurs théoriques... Quelles explications proposez vous?

16 Conclusions? Les valeurs de PC obtenus sont beaucoup plus faibles que les valeurs théoriques... Quelles explications proposez vous? la chaleur dégagée par la combustion de la cire n a pas été intégralement transmise à l eau : une partie s est dissipée dans l atmosphère. La boîte n étant pas calorifugée, elle a transmis une partie de la chaleur reçue à l atmosphère plus froid. La précision de la mesure des masses est discutable. Celle de la température aussi. Pour obtenir des résultats plus précis il aurait fallu réaliser la combustion dans un calorimètre.

17 Exploitation En haute montagne, les pertes seront importantes aussi car il n'est pas question d'y porter un calorimètre! Pour réhydrater notre repas lyophilisé, on a besoin de 100 ml d'eau à 60 C. En considérant que le PC de l'alcool est de 15 kj/kg (on prend en compte les pertes...), calculer la quantité d'alcool nécessaire sachant que la température extérieur est de 3 C.

18 Exploitation Équation de la réaction : C2H6O +... O2... CO H2O

19 Exploitation Équation de la réaction : C2H6O + 3 O2 2 CO2 + 3 H2O

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