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Comment refroidir sa chambre (mon système foireux)

Modifié (4 Aug) dans Mathématiques et Physique
 Je suis un gros nul en physique mais étant sur un forum de math je n'en ai rien à cirer...

Bref je me suis dit que pour refroidir une chambre avec cette canicule il suffirait peut-être d'y laisser fondre un bloc de glace (avec un ventilo afin de brasser l'air et de faire fondre la glace plus rapidement, c'est encore mieux).

Afin de calculer de combien de degrés je pouvais faire chuter la température avec ce système j'ai récupéré les constantes suivantes : 

1) La chaleur latente de la glace est de 333 KJ/Kg (KJ c'est pour kilo joules). Donc il faut fournir 333 KJ pour faire fondre 1 Kg de glace.

2) La capacité thermique de l'air qui est de $1.256 \dfrac{KJ}{m^3 K}$ (où $K$ c'est pour Kelvin). Donc si la température d'un mètre cube d'air chute de 1 degré cela signifie que cette air a perdu 1.256 KJ de chaleur.

Le problème est le suivant : je place 1Kg de glace dans une chambre de 35$m^3$ fermée ayant une température de 30° (mais ce n'est pas important). De combien aura chuté la température de la chambre lorsque la glace aura fondu ?

J'applique la conservation de l'énergie : pour fondre, le kilo de glace doit absorber une énergie de $333 KJ$. Cette énergie sera prise de l'air de la chambre. Donc $333= 1.256 \cdot \Delta T \cdot 35$. De là il s'ensuit que $\Delta T\simeq 7.5 K$.

Donc je devrais idéalement perdre 7.5 degrés dans ma chambre. J'ai testé parce que c'était trop beau pour être vrai et évidemment ça a foiré, j'ai perdu 0 degrés...

Alors oui la chambre n'est pas hermétique, mais quand même, je n'ai même pas perdu 1 seul degré... Est-ce que quelqu'un (un physicien ?) peut me dire qu'elle est la faute dans le raisonnement ?

Réponses

  • Modifié (4 Aug)
    Bonjour.
    Tu sembles avoir oublié la présence de murs qui réchauffent l'air de la pièce s'il est plus froid. Et j'espère que tu n'étais pas dans la pièce (un humain dégage environ 100 w), que la pièce était volets et portes fermées (et ouïes d'aération bloquées) et lumière éteinte.
    Cordialement.
    NB. Je n'ai pas regardé tes calculs.
  • Modifié (4 Aug)
    Réponse d’ingénieur : achète deux ventilos.
    Trois pour profiter d’un courant aérien triphasé.
    --->  ~ Heartbeat Heartbeat ~ www.youtube.com/watch?v=yogaAzfzpkk <---
  • 7°C avec un seul kg de glace c’est clair qu’il y a un problème. 
  • Modifié (4 Aug)
    Oui @Dom, je sais qu'il y a un problème, le but du fil est de me dire quel est ce problème :mrgreen:

    Bref en lisant le message de gerard0 je dois en déduire que si mes calculs sont justes alors c'est les murs le problème.

    Mais je crois plutôt que mes calculs sont faux... bon ce n'est pas aujourd'hui que je vais me réconcilier avec la physique.
  • Modifié (4 Aug)
    Bonjour
    Ce n'est pas la pièce qu'il faut refroidir. Mais ton corps. Astuce : mettre tes 2 pieds dans une bassine d'eau froide. Et tu supportes 40°.
  • Moui ok je vois... @Calli au secours. Toi qui est un physicien à tes heures tu n'as pas une idée ?
  • Modifié (4 Aug)
    Oui : achète une clim.  :p
  • Bah, finalement je me suis convaincu que c'est les murs, ils rayonnent et les meubles aussi, ça doit avoir un effet non négligeable... que j'ai négligé.
  • Modifié (4 Aug)
    Oui, leur chaleur spécifique est bien plus importante que celle de l'air. Et tu as utilisé un ventilateur, toute l'énergie qu'il a consommée est perdue en chaleur !
    Cordialement.
  • Ok donc il faudrait se rabattre sur la méthode la moins onéreuse, celle du PetitLutinMalicieux... 😑
  • Modifié (4 Aug)
    Je pense aussi que le problème vient des murs. Les capacités thermiques massiques de l'air et des murs sont grosso modo les mêmes, environ $1000\,\mathrm{J.K^{-1}.kg^{-1}}$. Mais la masse volumique de l'air est $\rho_a = 1{,}2\,\mathrm{kg.m^{-3}}$, alors que celle du béton est $\rho_b\approx 2200\,\mathrm{kg.m^{-3}}$. Donc tu as dans ta pièce environ $7\,\rm kg$ d'air contre $3520\,\rm kg$ de béton (si tu as un mur porteur de $4\,\rm m\times 2\,m\times 20\,cm$). Donc les murs contiennent au moins 500 fois plus d'énergie thermique que l'air. C'est eux qu'il faut refroidir. Donc si tu voulais diminuer la température des murs et de l'air de 1°C, il faudrait fondre à la louche au moins $70\,\rm kg$ de glace...
    Et tout ça c'est sans parler des apports extérieurs de chaleur et de la chaleur que ton corps produit (que les autres ont déjà mentionnés), qui font rapidement perdre le peu que tu peux gagner avec ton bloc de glace.
  • Modifié (4 Aug)
    Marrantes ces expériences anti-canicule. Mais -7° avec 1 kg de glace pour 35 m$\phantom{}^3$, on n'y croît modérément. Pour la glace, il faut aussi tenir compte de la température initiale jusqu'à 0° C (capacité calorifique) puis le changement de phase (chaleur latente liquéfaction). Mais ça ne change pas grand chose tant que tu ne joues pas avec du -180° C. Y a un peu les meubles.

    Le gros souci dans ton expérience, c'est le ventilateur. Une certaine puissance pendant un certain temps, ça fait une certaine énergie électrique où tu apportes de l'énergie à l'air. Transformée en énergie cinétique, théorie de Maxwell (équivalence température - vitesse moyenne des molécules de l'air), libre parcours moyen (chocs entre molécules), etc. Tout cela contribuant à thermaliser / homogénéiser la pièce. Donc l'effet de ton petit pain de glace, c'est un peu peanuts.

    Sinon, cette astuce de la bouteille d'eau au congélateur, puis enrobée dans une serviette, marche très bien pour mes cochons d'Inde (dont la température ambiante idéale de fonctionnement est de 28° C). Ca leur fait un super point de fraîcheur.
  • L'enthalpie de changement d'état de l'eau étant beaucoup plus importante pour passer de l'état liquide à l'état gazeux que de l'état solide à l'état liquide, il vaut mieux évaporer de l'eau que faire fondre de la glace.
    Pour cela, faire sécher des draps devant un ventilateur sera bien plus efficace pour faire baisser (un peu) la température que de faire fondre des kilos de glace.
  • Ok ok. Merci à tous. Avec les estimations de Calli je me rends compte que j'avais complètement sous-estimé le contenu de la chambre. D'ailleurs je ne l'ai même pas fait exprès, je n'y ai carrément pas pensé... ça doit être la chaleur.

    Area 51, les chats sont plus difficiles.
  • Modifié (4 Aug)
    Bonjour,
      N'écoutez pas le conseil de bisam si vous n'avez pas un moyen d'évacuer la vapeur vers l'extérieur, sinon il va faire lourd (si le taux d'humidité est trop haut, la sueur ne s'évapore plus). Ce qui serait bien ce serait que la production de vapeur se fasse en circuit fermé et qu'il y ait un moyen de la recondenser en la comprimant puis en échangeant du surplus de chaleur produite avec l'extérieur pour pouvoir recommencer.
      ...
    Oui, bon, le coup de l'achat d'une clim est une bonne idée.
      Plus sérieusement, chez moi, je n'ai pas le droit d'avoir des volets extérieurs, j'ai mis un film réfléchissant sur la fenêtre (à l'est, ça chauffe très fort le matin). Depuis, au pire de la journée, la chambre n'excède  que de quatre degrés la température de la nuit.
  • Le coup des draps est une méthode traditionnelle, mais il faut sans doute savoir s'y prendre. Ce serait plutôt à la fenêtre et au soleil.
    En l'absence de volets, beaucoup d'immeubles dans le sud disposent de balcons. Le balcon du dessus laisse passer les rayons directs du soleil l'hiver mais pas l'été, c'est astucieux.
  • Venez habiter dans ch'nord ! Température maximale (officielle) dans ma ville aujourd'hui : 21,2°C.
  • Modifié (5 Aug)
    Oui, capacité calorifique des murs .. et, ne l'oublions pas, celle des objets présents dans ta pièce (par exemple si elle contient un gros bloc de béton (ou un aquarium ...))

    Et le coup du "un être humain = 100W" est bien connu des spécialistes de métrologie, qui allument ou éteignent des ampoules dans le local climatisé contenant la machine à mesurer, en fonction des entrés-sorties ..) (et puis, c'est bien connu, autrefois, se rapprocher des vaches, c"était la meilleure solution pour se chauffer ...)
  • Mets de l'eau partout sur le sol de ta maison, fais-le quand tu en sors pour plusieurs heures, fais-le dans ta chambre avant d'aller te coucher.
  • Modifié (5 Aug)
    @raoul.S
    Pour ton chat il existe des tapis "rafraîchissants" qui évite de trop le surchauffer. ;) (en espérant qu'il ne sorte pas les griffes! :#)
  • Oui j'en ai un mais il l'évite consciencieusement... :mrgreen:
  • Vivement cet hiver, et le sujet : "comment réchauffer ses draps".
  • Modifié (5 Aug)
    Les chats ne cherchent pas particulièrement la fraîcheur, le mien ressort systématiquement quand il a mangé pour retrouver l'extérieur et ses 10° de plus (contrairement à l'hiver où il reste au chaud).
    Cordialement.
  • Ils aiment bien dormir près du feu, aussi. Raoul, tu devrais faire un petit feu dans la cheminée, pour lui faire plaisir.
  • Je n'ai pas de cheminée mais ne t'en fais pas, je l'ai bien gâtée, bientôt elle va me virer de mon lit et me faire dormir par terre...
  • Au congèle, ça tient plus longtemps qu'une bouteille d’eau ? 
    (Veuillez me pardonner, ce n’est pas politiquement correct et peut-être même que c’est mauvais…)
  • Modifié (6 Aug)
    Pour ma part comme je n'ai pas de volets, j'utilise des rouleaux de nappes en papier blanc. Je recouvre complètement les fenêtres de l’extérieur en fixant des morceaux avec du scotch et ça coupe l'effet du soleil très efficacement (fini le verre brulant) tout en laissant la lumière entrer. La nuit on ouvre.
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