Grand oral thermodynamique

« Grand Oral Qui n’aime pas boire un thé bien chaud le matin de bon réveil ? Mais n’est il pas encore mieux de boire son thé à bonne température ? Lorsque nous faisons bouillir de l’eau pour faire un thé, ce dernier est à une température proche de 85°C, ce qui est bien trop chaud pour notre palais.

Les experts nous conseillent de boire notre thé à une température de 65°C.

L’abaissement de la température entre la fabrication du thé et la dégustation est lié aux transferts thermiques entre le café dans la tasse et le milieu extérieur. Nous allons donc nous demander combien de temps faut-il attendre pour pouvoir boire son thé à une température idéale.

Tout d’abord on va analyser le refroidissement du thé de manière expérimentale, puis nous allons nous intéresser au modèle mathématique qui décrit l ‘évolution de la température du thé. Tout d’abord on va suivre l’évolution de la température de notre thé en fonction du temps. Mais avant cela nous allons décrire les différents modes de transfert thermique de notre système qui est le thé.

Ces modes de transfert thermique sont les facteurs de la variation de température du thé. Tout d’abord il y a un transfert par convection du système vers l’air.

La convection est un déplacement d’énergie thermique qui se fait par déplacement de matière.

Par exemple içi le thé au contact de l’air réchauffe l’air qui est au contact du thé.

L’air chauffé remonte et une fois remontée elle refroidit donc l’air redescend et ainsi de suite. Dans l’absolu, le transfert thermique se fait dans les deux sens, le thé est refroidi car il cède de son énergie, et l’air est réchauffé car il reçoit l’énergie du thé.

Mais dans les faits on peut considérer que la température de l’air ne varie pas car il faut prendre en compte que le volume d’air est bien plus grand que celui du thé, le thé à lui seul n’a pas la capacité de faire varier de manière significative l’air ambiant. Ensuite, il y a un transfert par conduction du thé vers la tasse.

Le transfert par conduction est un déplacement thermique de proche en proche, de matière en matière mais sans déplacement de celle-ci.

Ici la tasse au contact direct du thé se réchauffe, ainsi l’ensemble de la tasse se réchauffe et le thé refroidit. Maintenant on va modéliser expérimentalement le refroidissement de notre thé en fonction du temps par un graphique. On peut alors tracer une courbe moyenne à partir de ce nuage de point, et la courbe est décroissante ce qui est cohérents car la température du thé diminue, et cette courbe décroît très vite puis très lentement ce qui peut faire penser à une fonction.... »