04 mai 2007
J'ouvre mon frigo les jours de canicule, c'est grave ?
Hé mec, j'ai eut une super idée pour les grandes chaleurs ! J'ouvre mon frigo !
Tu ouvres ton frigo ?
Bah ouais, le frigo, il fabrique du froid ! Donc si je l'ouvre, il va faire plus froid dans la pièce !
Désolé de te décevoir, mais c'est faux.
Avant tout, voyons comment ça fonctionne un frigo. Un réfrigérateur, c'est une machine thermique. Petit schéma de circonstance :
schéma de circonstance d'une machine thermique, d'une telle beauté
que ça me fait des frissons partout
Maintenant, expliquons le schéma.
Ouais, ça serai sympa, parce que là, ton schéma ...
Alors au centre, pour symboliser son importance dans toute machine thermique : Le Fluide. Il sert a véhiculer. Tout transfert se fait grâce a fluide. En général, il s'agit de l'air, mais dans le cas d'un frigo, il s'agit d'un produit réfrigérant, qu'a un nom super compliqué (du genre Isobutane ou
Chlorofluorocarbone).
Ensuite toute machine thermique digne de ce nom dispose d'un système mécanique, capable de produire un travail mécanique, afin de modifier le fluide (par exemple un compresseur, qui va dépenser de l'énergie pour compresser le fluide).
Puis viennent les deux sources de chaleur (chaleur ici au sens large, c'est a dire source de chaud ou de froid) : La pièce ou se trouve le frigo, la source de chaleur 1, à la température T1 et l'intérieur du frigo, source de chaleur numéro 2 à la température T2.
D'accord. Mais les transfert thermique c'est quoi ?
Et bien c'est là qu'intervient le principe de fonctionnement d'un frigo. On a vu précédemment que le sens naturel du transfert thermique se fait de la source la plus chaude vers la plus froide (sisi, c'est là même). Mais dans le cas d'un frigo, le principe est renversé, on veut que le transfert thermique se fasse de la source la plus froide, vers la source la plus chaude (évacuer la chaleur de l'intérieur du frigo vers l'extérieur du frigo).
Donc, pour aller ainsi a l'encontre de la mère nature, pauvres fou que nous somme, il faut fournir le fameux travail mécanique. En apportant de l'énergie extérieure au système, on parvient ainsi a refroidir un enceinte close.
Bon d'accord. Mais ça n'empêche que mon frigo, il fait toujours du froid ! Alors pourquoi qu'en l'ouvrant j'ai pas du froid dans ma cuisine ?
Lorsque tu ouvre ton frigo, tu confond les deux sources de chaleurs. Donc tu pompe le chaud dans le frigo, pour le rejeter dans ta pièce, qui communique maintenant avec ton frigo ! Donc le fait d'ouvrir la porte ne va avoir aucun effet sur la température de la pièce à long terme bien sur. Dans un premier temps, la pièce va effectivement être refroidie, mais pas significativement.
Mais en réalité les effet son plus pervers ! En ouvrant son frigo, en réalité on augmente la température de la pièce.
Ha bon ? Et pourquoi, alors ?
C'est parce qu'aucun système n'est parfait. Toute transformation se fait avec des pertes d'énergie. Ainsi le système mécanique va produire de la chaleur (A cause de l'effet Joules, qu'on verra peut être plus tard). La chaleur émise par le système mécanique est proportionelle au travail qu'il effectue. Donc si on augmente la taille de l'enceinte a réchauffer (en ouvrant la porte du frigo), la chaleur dégagée par celui-ci sera plus importante. Comme ouvrir la porte du frigo ne change pas la température de la pièce, au final la température de ta cuisine va bel et bien augmenter.
Haaa ouaais. Mais alors je fait quoi pour les grandes chaleur ?
Achètes toi une clim', une pompe a chaleur, un ventilo, ou bien tu t'enfermes dans le frigo.
23 mars 2007
Elle attend Pere Arthur.
Pourquoi la chaleur se déplace-t-elle du plus chaud vers le plus froid ? Je suis sur que vous ne vous êtes jamais posé la question. Ca parait tellement evident. Mais après tout, pourquoi ?
Pour commencer, jetons quelques bases.
Qu'est ce que la temperature ?
Toute matière est composée d'une multitude de particules, et cette multitude est un vrai bordel. Tout le monde se rentre dedans, sans dire bonjour, ni au revoir. Et tout ça se déplace à des vitesses folles (pour de l'Helium à 20°C, les particules se deplacent environ à 1300 m/s). Donc on peut dire que ce maelstrom est sacrement excité. Et la temperature (mesurée en degrés Kelvin, avec 0°C=273°K) n'est autre que la mesure de cette excitation. A 0°K, la matière est inerte, et il n'est pas possible d'aller plus bas, car il n'est pas possible de ne moins bouger que lorsqu'on est immobile. Ainsi des temperatures de -1000°C sont totalement irréalistes. Le minimum possible est 0°K=-273°C. Pas moins.
Certes, mais ça n'explique rien !
J'y viens, j'y viens. Maintenant imaginez une enceinte contenant un gaz à une temperature T1, et une autre enceinte contenant un gaz à une temperature T2>T1.
Enceinte contenant un gaz à une temperature T1, et une autre enceinte contenant un gaz à une temperature T2>T1.
Dans chacune des enceintes, la température est differente, donc les "excitations" des particules sont differentes. Entre ces deux enceintes, on place une paroi amovible, et imperméable aux echanges thermiques (dans le jargon, on dit que la paroi est adiabatique). Puis, à l'instant t=0 (ça fait toujours classe de dire ça) on retire la paroi adiabatique amovible.
Enceinte contenant un gaz à une temperature T1, et une autre enceinte contenant un gaz à une temperature T2>T1, qu'on a enlevé la paroi adiabatique amovible qu'elle était au milieu.
Il n'y a plus rien pour empecher les folles particules de se repandre dans tout l'espace disponible. Les particules de l'enceinte à T1 vont faire un tour dans l'autre et vice versa. En somme c'est la partouze chez les gaz.
Mais les pratiques sexuelles des particules ne nous interessent pas !
C'était une license poétique. Mais n'oublions pas que certaines sont plus excitées (celles à la temperature T2), et donc plus rapides que d'autres. A la même manière que deux billes s'entrechoquant, les particules vont transmettre une partie de leur energie aux particules environnantes (et donc à celles à la temperature T1). Les particules à T2 perdent donc de l'énergie (elles sont moins excitées) et les particules à T1 en gagnent (elles sont plus excitées). Pour parler thermiquement, les particules de T2 se refroidissent au contact de celles à T1, qui se rechauffent.
La chaleur passe donc de la source chaude, vers la source froide.
Ceci est une explication, mais il existe des demonstrations rigoureuses, à base de Principes Thermodynamiques, de differentielles d'energie interne et d'entropie, mais c'est pas très folichon, et pas très intéressant.
Voila donc pourquoi le transfert thermique se fait toujours de la source ou la température est la plus elevée vers la source la plus froide.
Merci à Paint pour m'avoir laissé l'utiliser afin de réaliser ces superbes schémas, et merci à mon frère, pour m'avoir aidé à corriger ces foutues fautes d'orthographe.