Le mélange thermique

s Dans cette expérience, nous allons observer ce qui se passe, lorsqu'on mélange deux substances de températures différentes. Et pour commencer, je vais t'apprendre une recette de cuisine très simple.

La recette du thé glacé

s Voici la recette pour préparer un bon thé glacé :

Faire bouillir 1 litre d'eau et ajouter des sachets de thé aromatisés aux fruits. Laisser infuser maximum 15 min. Pendant que l'eau est encore chaude, ajouter une grosse cuillère de sucre, la peau d'un citron coupée en gros copeaux et le citron coupé en 4. Laisser refroidir avec de la glace ou en mettant au réfrigérateur. Avant de servir, ajouter quelques feuilles de menthe.

s Mais pourquoi donc faisons-nous de la cuisine ? Je pensais que c'était un cours de physique ! Quel est le rapport ? Je suis sûr que tu as une idée derrière la tête.

s Effectivement tu as bien deviné qu'il y a un principe physique derrière cette simple recette : nous allons faire fondre un glaçon dans un verre de thé bouillant.

s Et alors ?

s Le but de cette expérience est de comprendre que si on applique la recette, on peut obtenir effectivement du thé glacé, mais on peut aussi rater la préparation et obtenir du thé tiède, ou du thé congelé.

s Donc, le thé glacé n'est pas une recette aussi facile qu'elle en a l'air !?

L'équilibre thermique

s Lorsque la glace est mise au contact du thé bouillant, il y a un transfert de chaleur du thé vers la glace car le thé est plus chaud.

s C'est ce que nous avons étudié dans une précédente expérience?

s Le transfert de chaleur dure jusqu'à ce qu'il n'y ait plus d'écart de température : c'est alors, l'équilibre thermique.

s Quelles sont les étapes qui permettent d'obtenir du thé glacé, ou pas ?

  • Première étape : la glace se réchauffe et en même temps le thé se refroidit.
    • Deuxième étape option 1 : la glace atteint 0°C et commence à fondre
      • Option 1 de la dernière étape : le glaçon n'a pas entièrement fondu et la température du thé est pile à 0°C. Nous avons du thé glacé
      • Option 2 de la dernière étape : le glaçon est entièrement fondu, mais la température n'a pas pu descendre jusqu'à 0°C. Nous avons du thé tiède.
    • Deuxième étape option 2 : le thé atteint 0°C et commence à se solidifier.
      • Option 3 de la dernière étape : le thé n'a pas été entièrement solidifié et la température de la glace est pile à 0°C. Nous avons du thé glacé.
      • Option 4 de la dernière étape : le thé s'est entièrement solidifié, mais la température est restée négative. Nous avons du thé congelé.

s Pfff ! Jamais je n'aurais pu imaginer que faire fondre un glaçon soit aussi compliqué.

L'expérience

s Passons maintenant à l'expérience de l'animation. L'écran présente un verre de thé et son glaçon juste au moment du mélange. Le temps est suspendu : le thé est chaud, le glaçon a une température négative, la chaleur de l'un n'a pas encore été transféré à l'autre.

s Qu'est-ce que je dois faire ? Appuyer sur le bouton Play ?

s Non, pas encore ! Observe les températures et les masses du thé chaud et du glaçon froid. Tu dois deviner à l'avance, si à l'équilibre thermique nous obtiendrons :

  • Un thé tiède ?
  • Un thé congelé ?
  • Un thé glacé ?

s Pour simplifier, nous partons du principe qu'il n'y a pas de perte de chaleur vers l'extérieur du verre de thé. Lorsque tu penses avoir deviné l'état final, tu peux appuyer sur le bouton Play et observer l'évolution du système?

s C'est encore une expérience qui demande de la patience...

s En cliquant sur le bouton New, tu pourras lancer une nouvelle expérience avec de nouveaux paramètres.

s Merci ! Elle me plait cette expérience car je peux boire du thé glacé à volonté. Miam, miam !