Expériences

La conservation de la chaleur

Expérience réalisée par les élèves des classes de 2^ème AG et 2^ème AH de l'institut Sainte Julie, Marche en Famenne - Belgique.

Dispositif de l'expérience :

Expérience n° 1 : Influence de la forme

Résultats : (toutes les valeurs de température sont en °C)

	Température initiale	Après 1 min	Après 2 min	Après 3 min	Après 4 min	Après 5 min	Après 6 min	Après 7 min	Après 8 min	Après 9 min	Après 10 min	Δ t° (10 min)
Cube	83	82	80,5	80	79,5	78,5	77	77	76,5	75,5	75	- 8
Cylindre	82	81	81	80	79	78,5	77,5	77	77	77	76,5	- 5,5
Sphère	81	81	81	80,5	80,5	80	80	79,5	79	78	78	- 3
Cône	83	83	82	82	81,5	81	80	80	79,5	79	79	- 4

Interprétation des résultats :

A volume égal (ici 500 ml), des récipients de formes différentes n'ont pas nécessairement la même surface externe (la même aire) ; plus la surface de contact avec l'extérieur (air à température ambiante) est grande, plus il y a déperdition de la chaleur.

Après calcul des différentes surfaces de contact de ces 4 formes géométriques pour un même volume, nous nous sommes effectivement rendu compte que la sphère, qui possède la plus petite surface de contact était la forme qui conservait la mieux la chaleur.

Classement des récipients par ordre d'efficacité :

Sphère - 2. Cône - 3. Cylindre - 4. Cube

Expérience n° 2 : Influence de la matière

Résultats : (toutes les valeurs de température sont en °C)

Température initiale

Après 1 min

Après 2 min

Après 3 min

Après 4 min

Après 5 min

Après 6 min

Après 7 min

Après 8 min

Après 9 min

Après 10 min

Δ t°

(10 min)

Verre

- 9

Fer

89,5

82,5

78,5

- 14,5

Interprétation des résultats :

Le fer est un bon conducteur de la chaleur et va se transmettre celle-ci aux parois du récipient. Le verre, lui, est un mauvais conducteur de la chaleur (donc un bon isolant thermique). Par conséquent, la chaleur sera mieux conservée dans un récipient en verre que dans un récipient en fer.

Classement des récipients par ordre d'efficacité :

Verre - 2. Fer

Expérience n° 3 : Influence de la couleur du récipient

Résultats : (toutes les valeurs de température sont en °C)

	Température initiale	Après 1 min	Après 2 min	Après 3 min	Après 4 min	Après 5 min	Après 6 min	Après 7 min	Après 8 min	Après 9 min	Après 10 min	Δ t° (10 min)
Blanc	83	81	79	78	78	78	76	75	74	73	73	- 10
Noir	85	81	79	79	78	76	75	73,5	72	71,5	70	- 15
Argenté	83	82	81	80	79	78	77	76	75,5	75	74	- 9

Interprétation des résultats :

Nous savons que la chaleur se propage entre autre par rayonnement. Les récipients de couleurs blanche et argentée vont réfléchir en partie les rayons et de cette manière, empêcher la chaleur de se disperser.

La couleur noire du troisième récipient va, quant à elle, absorber la chaleur s'échappant sous forme de rayonnement.

Classement des récipients par ordre d'efficacité :

Blanc - 2. Argenté - 3. Noir

Expérience n° 4 : Influence de l'isolant placé autour du récipient

Résultats : (toutes les valeurs de température sont en °C)

	Température initiale	Après 1 min	Après 2 min	Après 3 min	Après 4 min	Après 5 min	Après 6 min	Après 7 min	Après 8 min	Après 9 min	Après 10 min	Δ t° (10 min)
Pas d'isolant (témoin)	83	81,5	80	78	77,5	77	76	74	72,5	70	69,5	- 13,5
Polystyrène	83	83	83	82	81	79	78	78	77	75,5	74	- 9
Papier journal	82	82	81	80	80	79	78	77,5	77	77	75	- 7

Interprétation des résultats :

Placer un isolant autour d'un récipient permet une moins grande déperdition de la chaleur.

Le polystyrène est par nature un bon isolant (on l'utilise pour isoler les bâtiments).

Le papier journal est un excellent isolant pour autant qu'il y ait plusieurs épaisseurs de papier ; de cette manière, la combinaison des couches de papier joue parfaitement le rôle d'isolant thermique. Ce qui explique les résultats obtenus.

Classement des récipients par ordre d'efficacité :

Papier journal (si plusieurs épaisseurs) - 2. Polystyrène

Conclusion générale

D'après les observations expérimentales réalisées en laboratoire, nous savons que le récipient qui conserverait le mieux la chaleur serait de forme sphérique, de couleur claire ou métallique et en verre.

De plus, pour améliorer ses qualités isothermiques (qui conserve la chaleur ou la fraîcheur d'un corps), on l'envelopperait de plusieurs couches de papier journal.