On ne joue pas avec la nourriture!

Dans le cadre du On ne joue pas avec la nourriture! Haute Ecole de Namur-Liège-Luxembourg Département Ingénieur Industriel de Pierrard Virton www.henallux.be/ingenieur-industriel

Table des matières Expérience 1 : pont en spaghetti... 3 1. But de l expérience... 3 2. Phénomène... 3 3. Principe... 3 4. Applications... 3 Expérience 2 : calorimétrie... 4 1. But de l expérience... 4 2. Phénomène... 4 3. Principe... 5 3.1. Matériel nécessaire... 5 3.2. Présentation visuelle... 6 3.3. Description de l expérience... 7 4. Applications... 7 Expérience 3 : miniaturisation d une chocolaterie... 8 1. But de l expérience... 8 2. Phénomène... 8 3. Principe... 8 4. Applications... 9 2

Expérience 1 : pont en spaghetti 1. But de l expérience Le but de ce projet est de transmettre nos connaissances en mécanique et en Résistance Des Matériaux (R.D.M.) aux travers d explications basées sur un pont fabriqué avec des spaghettis. 2. Phénomène De nombreux phénomènes sont liés à l élaboration d une structure telle que le pont. Les calculs théoriques et les expériences à réaliser concernent la traction, la compression, le flambement, le calcul du module de Young, de la limite élastique, etc. 3. Principe Le matériel présent dans la boîte sera le suivant : - des fagots de spaghettis (29 pour le pont + d autres si nécessaire) (une boite = +/- 30 fagots) - les 14 liaisons plastiques - les manuels (montage + explications). Les participants utiliseront le schéma pour assembler le pont correctement et s amuseront à augmenter la charge que supportera le pont. Ils pourront, par exemple, enlever certains fagots pour se rendre compte visuellement que cela fragilise la structure et que le pont se courbe. 4. Applications La comparaison la plus évidente est le pont fait d acier et de béton. 3

Expérience 2 : calorimétrie 1. But de l expérience L objectif recherché de cette expérience est, dans un premier temps, de déterminer la quantité de chaleur dégagée par certains fruits lorsqu ils sont enflammés. Dans un second temps, de déterminer la quantité calorique de ces aliments. 2. Phénomène La calorimétrie est une partie de la thermodynamique. Elle étudie tous les phénomènes relatifs aux mesures des quantités de chaleur. Pour que ce phénomène soit une réussite, il faut isoler le système au maximum. De cette manière, un maximum d énergie dégagée réchauffe l eau contenue dans le système. Cette quantité d énergie se calcule comme suit : Q = meau * ceau * ΔT avec : Q = quantité de chaleur dégagée (en J) meau = masse de l eau (en g) ceau = capacité thermique massique de l eau (en J/g* C) ΔT = différence de température entre Tfinale et Tinitiale (en C) Ensuite, on transforme cette valeur en calories : Qcal = Q/ceau. La quantité de calories de l aliment est déterminée. Malheureusement, toute la chaleur dégagée ne réchauffe pas l eau. Des pertes sont donc bien présentes. Pour les calculer, on soustrait à la valeur théorique en joules la valeur expérimentale. 4

3. Principe 3.1. Matériel nécessaire Support 1 (3 parties : 2 barres et socle en bois) Support 2 (2 parties : 4 pieds et plaque percé en bois) Canette (remplie de 200 ml d eau) Papier aluminium Bloc ytong Allumettes Lacet Tournevis Thermomètre Berlin 200 ml Fruit (amande et noisette) Matériel pour maintenir le fruit (clou + plasticine) 5

3.2. Présentation visuelle La canette est entourée de papier aluminium pour limiter les pertes de chaleur par rayonnement Vue sous la plaque : la canette ne touche pas la plaque métallique pour limiter les pertes de chaleur par conduction Le fruit sera enflammé après avoir été posé sur le clou => risque de brûlure limité 6

3.3. Description de l expérience Un fruit sec (amande ou noisette) sans coque est posé sur un clou et enflammé. Audessus de celui-ci se trouve une canette remplie d un volume d eau connu. Cette canette est entourée par une épaisseur de papier aluminium ainsi que de blocs ytong pour limiter la perte de chaleur. En effet, la chaleur, dégagée par le fruit, réchauffe l eau. A partir de la différence de température entre celle avant le début de la mise à feu et celle juste après l arrêt de la combustion, on peut mesurer la quantité de chaleur dégagée. Ensuite, on transforme cette valeur en calories pour déterminer la quantité calorifique de cet aliment. 4. Applications La calorimétrie est un procédé largement utilisé dans le monde industriel actuel et citer toutes ses applications est impossible. Nous en citerons deux. Premièrement, elle est fortement employée dans l industrie métallurgique où elle sert à déterminer la température de fusion des alliages. Ensuite, elle est également appliquée dans le domaine de la chimie où elle permet de contrôler ou de rechercher l enthalpie de transition par exemple. 7

Expérience 3 : miniaturisation d une chocolaterie 1. But de l expérience Présenter de manière ludique une ligne de production alimentaire miniaturisée ainsi que les principes électromécaniques et thermodynamiques. En effet, un système électrique va permettre de faire fondre le chocolat. Celui-ci sera récupéré dans des petits moules caoutchouteux avant d être refroidi à l aide d un système à échangeur de chaleur, alimenté par une pompe à eau manuelle. 2. Phénomène Dans cette expérience, plusieurs principes sont représentés. Premièrement, le principe du four qui permettra de faire fondre le chocolat. Dans ce four, le principe de convection est utilisé grâce à un ventilateur. Deuxièmement, le principe de refroidissement grâce à une pompe et un système d échangeur de chaleur. Finalement, le four et le refroidisseur permettent de montrer la fonte et la solidification du chocolat. 3. Principe L expérience est composée d une source électrique, d un système d avancement (tapis) ainsi que d une pompe à eau. Tout d abord, le chocolat est placé dans un moule. Une fois que le chocolat est bien placé dans le moule, le tapis avance et déplace le moule dans le four, où le chocolat va fondre grâce à une résistance chauffante et un ventilateur pour favoriser la convection. Au fur et à mesure que le moule avancera, il arrivera à l intérieur d un tuyau bobiné qui servira de refroidisseur. Dans ce tuyau circulera de l eau froide qui sera mise en mouvement par une pompe manuelle. Cette dernière sera une pompe comme on peut retrouver sur les bouteilles d eau de 5L. 8

4. Applications Dans le monde de l alimentation, beaucoup de produits sont fabriqués à la chaîne, pour favoriser le temps et le coût de fabrication et ainsi attirer plus de client. 9