Par chaleur

1996/06/01 Bandres Unanue, Luis Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Nous allons à Paris pour bien commencer le voyage autour de la chaleur. Et après votre arrivée à Paris, par où commencer si ce n'est pas de la tour Eiffel ? Cependant, avant de partir et puisque nous sommes très curieux, nous avons acquis un guide pour, entre autres, savoir que la longueur de cette tour est de trois cents mètres. Mais une question nous est aussitôt posée: Quand avez-vous mesuré? En hiver ou en été ? C'est-à-dire quand il fait chaud ou froid à Paris? Ce grand donjon de fer ne sera donc pas la même température.

Nous savons qu'en montant un coin de trois cents mètres de fer avec un degré est étirée environ 3 mm. Par conséquent, la tour Eiffel fonctionnera de la même manière lorsque la température change. Si le soleil sonne à Paris, quand il fait chaud, la tour de fer chauffe, par exemple, jusqu'à +40ºC, alors que lorsque le jour est pluvieux et froid, la température peut atteindre 0º C, même plus bas. Par conséquent, si la différence de température est de 40ºC, la longueur de la tour Eiffel peut varier de 3 mm/ºC x 40ºC = 120 mm, c'est-à-dire 12 cm.

Afin de vérifier tout ce qui a été exposé, des mesures directes ont été effectuées à la tour Eiffel. Pour cela, un fil fin en alliage spécial, appelé “inbar”, formé d’acier et de nickel, dont la longueur ne varie guère avec la température. Comme vous pouvez le penser, ce qui a été dit dans la théorie a été démontré dans la réalité. Par conséquent, le sommet de la Tour Eiffel pendant les jours chauds est d'environ dix centimètres plus haut que les jours froids. De plus, la “mise” d’une partie de fer de dix centimètres ne représente aucun coût pour personne, c’est-à-dire qu’elle est générée du “vide”. Quelle merveille !

Économie de verres

Avant de jeter le café chaud à la tasse, toujours mettre une cuillère à café à l'intérieur de la tasse et mieux si elle est en argent. De cette façon, vous économisez beaucoup. À la maison, nous le faisons par simple coutume, mais est-ce une coutume sans motifs scientifiques ou sans raison? Lorsque nous jetons souvent de l'eau très chaude dans les tasses ou des verres, nous avons vu qu'ils se cassent. Nous allons analyser la cause de ce phénomène.

La base de ce phénomène réside dans la dilatation différente du verre. Lorsque l'eau chaude est versée dans un verre, le mur du verre n'est pas chauffé de la même manière dans toute son épaisseur, c'est-à-dire lorsque la couche interne est chauffée immédiatement, l'extérieur reste froid. La couche interne chauffée commence donc à se dilater, mais pas la couche externe. Cela génère une grande pression à travers le mur, une classe bien connue ! nous l'écoutons … et le verre se brise en mille morceaux.

Que personne ne pense que l'achat de verres plus épais écartera le problème, qui se produira à l'envers. Les vaisseaux épais sont plus faibles que les fins dans ce phénomène et se cassent plus facilement. Il n'est pas difficile de comprendre que lorsque les murs sont fins, l'équilibre thermique devient plus rapide et la dilatation de toutes les couches est pratiquement la même, tandis que dans les vaisseaux à paroi épaisse ce phénomène est donné à l'envers.

Mais si vous choisissez les lecteurs verres à paroi fine, rappelez-vous que le fond doit également être mince. Quand nous versons de l'eau chaude, c'est le fond qui chauffe spécialement et si c'est épais, même si les parois sont très fines, le récipient se casse pareil.

Comme les parois d'un récipient en verre sont plus fines, nous pouvons les chauffer plus en toute sécurité. Les produits chimiques utilisent des récipients en verre avec des parois très fines et sont mis au feu avec de l'eau bouillante sans peur de se casser.

Comme on peut le penser, le meilleur emballage serait celui qui, en se chauffant, n'avait aucune dilatation. La dilatation du quartz est minimale, presque vingt fois inférieure au verre. Nous pouvons chauffer tout ce que nous voulons un bol de quartz et ne nous cassent pas. Une fois le récipient placé en position incandescente, plongez dans l'eau froide et suivrez exactement la même chose. Cela est dû, d'une part, à ce qui a été dit ci-dessus, que le coefficient de dilatation du quartz est très faible et, d'autre part, que la conductivité thermique de ce matériau est beaucoup plus grande que celle du verre, de sorte que l'équilibre thermique est rapidement obtenu à l'intérieur.

Nous avons déjà vu pourquoi les récipients sont cassés lors du chauffage de l'eau, mais un autre fait si nous les refroidissons brusquement. Si nous mettons un récipient en verre très chaud dans la glace, la couche externe se refroidira immédiatement, mais pas l'interne, de sorte que tant que l'extérieur diminue, l'autre restera identique, générant de la pression et brisant le récipient. C'est pourquoi, si nous stockons la nourriture chaude dans un récipient en verre, ne la refroidissez pas en la trempant dans de l'eau froide, car le risque de rupture est très élevé.

Avant nous avons mentionné les cuillères, pourquoi? Pourquoi est-il recommandé de placer les cuillères dans les récipients avant de verser de l'eau chaude?

Comme nous l'avons vu, la cause de la rupture du verre est le saut thermique entre différentes couches, car lorsque la pression est grande, elle sera également élevée. Lorsque la différence est faible, pratiquement toutes les couches sont chauffées à la fois et aucune réduction ne se produit. C'est l'avantage de l'eau tiède : le petit saut thermique qui produit l'eau tiède entre les différentes couches. Et les cuillères ? Quand le liquide tombe au fond du récipient, le verre, avec un conducteur thermique déficient, a la possibilité de donner une partie de sa chaleur à la cuillère, qui est métallique et donc bon conducteur thermique. Cela diminue légèrement la température du liquide et le liquide qui entre en contact avec le mur du récipient est plus tempéré que la chaleur.

Maintenant, nous pouvons continuer à jeter du café chaud sans risque de rupture, parce que la tasse dans son intégralité a eu la possibilité de chauffer un peu (ou beaucoup). En fin de compte, en mettant les cuillères métalliques dans le verre, il ralentit le saut du chauffage, empêchant la coupe de se casser.

Et pourquoi mieux une cuillère à café d'argent? C'est aussi très facile à comprendre. L'argent est un très bon chauffeur de chaleur, de sorte qu'il prend la chaleur de l'eau beaucoup plus rapide que d'autres matériaux. C'est pourquoi, si les petites cuillères d'argent sont mises dans le café chaud et que nous les prenons avec les doigts, nous brûlerons, mais avec d'autres matériaux, comme le cyprès, cela ne nous arrivera pas. Même si la cuillère qui vous a mis sur la table avec le café semble être belle, vous pouvez savoir si elle est en argent ou non: si vous fumez, argent; sinon, qui sait!