Où va mon énergie ?

[invite181449a8]

Bonjour,
Mon "niveau physique" ne me permet pas de répondre à une question que je me pose depuis un certain temps :
Je souhaite étudier un bain thermostaté, composé du système suivant : Un mètre cube d'eau est chauffé avec une résistance électrique dans un bain isolé thermiquement du milieu extérieur. Une hélice est utilisée dans le fond du bain afin d'homogénéiser la température de l'ensemble.
Supposons que j'ai besoin de transférer 100w à l'arbre d'hélice pour mélanger correctement mon mètre cube d'eau. Ma question est la suivante, vu que mon système est isolé de l'extérieur, et que toute énergie est forcement transformée, je me demande si la puissance mécanique "injectée" dans l'hélice se transformait intégralement en chaleur dans le bain ? (à travers les frottements de l'eau par exemple)
merci d'avance pour vos réponses, idées,...
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[pi-r2]

Oui, tout à fait. La chaleur récupérée de l'énergie mécanique de l'hélice va venir s'ajouter à celle produite par la résistance. Une partie restera conservée aussi en énergie cinétique globale dans ton bain d'eau en régime permanent avec l'hélice qui tourne (l'ensemble de l'eau sera entrainé dans un mouvement de rotation). A l'arrêt de l'hélice, ce mouvement cohérent va se réduire progressivement et "disparaitre" sous forme d'une agitation des molécules d'eau qui est appelée chaleur.

[invite73ed442a]

je dirais que oui, toute l'énergie mécanique se transforme au bout d'un certain temps en chaleur.

Autre possibilité :P : ton eau continue de tourner indéfiniment

[invite181449a8]

merci beaucoup pour cette réponse on ne peut plus rapide !
Donc si on poursuit le raisonnement l'action d'un ventilateur (qui brasse de l'air) réchauffe son milieu ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite181449a8]

donc une fois le système en régime permanent (après la fin de la phase d'accélération) l'énergie n'est plus utilisée que pour contrer les pertes autrement dit des frottements donc de la chaleur ?

[pi-r2]

Oui, pour le ventilateur. Mais il faut voir aussi que l'énergie en question est faible, et l'échauffement de l'air correspondant peu mesurable. L'intérêt du ventilateur et d epermettre d'améliorer le fonctionnement de notre processus de refroidissement par évaporation d'eau. L'effet global fonctionne bien et nous refroidit effectivement, mais augmente plus la température du milieu ambiant que le système sans ventilateur.
Pour l'agitation c'est vrai, d'ailleurs un système d'agitation régulé pour atteindre une certaine vitesse démarrera à forte puissance puis diminuera la puissance à mesure que le fluide est mis en mouvement, ce qui se mesure facilement avec un moteur électrique.

[mécano41]

Bonjour !

Les réponses précédentes m'inspirent d'autres questions, peut-être naïves mais après tout...

1-est-ce qu'une très faible partie de l'énergie ne se dissipe pas en bruit (vibration mécanique)? Il semble que cette énergie ne soit pas toujours négligeable puisque, dans le cas des hélices de sous-marin par exemple, on cherche, avec beaucoup de mal, à éliminer ce bruit?

2-dans un liquide, est-ce la "déformation" du corps liquide qui demande l'énergie et qu'ensuite celle-ci est transformée en chaleur?

3-pour un solide, comme un métal par exemple, une méthode utilise l'énergie de déformation pour calculer les structures hyperstatiques dans le domaine élastique. Est-ce que l'énergie de déformation ne s'applique qu'à ce domaine et qu'ensuite l'énergie thermique prend le relais pour la déformation plastique où est-ce la même énergie transformée? (ex: en appliquant rapidement une forte flexion alternée sur un ruban métallique, on se brûle les doigts!)

A bientôt

[Coincoin]

Salut,
1) Oui, mais c'est vraiment totalement négligeable. L'énergie transportée par le bruit est plusieurs ordres de grandeur inférieure. Dans les sous-marins, si on veut minimiser le bruit, c'est juste pour la furtivité (sous l'eau, on repère les ennemis au bruit).

2) Dans un liquide, il faut un peu d'énergie pour mettre le liquide en mouvement. C'est alors de l'énergie mécanique. Puis la viscosité du liquide fait que cette énergie se transforme via les frottements en énergie thermique (chaleur).

3) Dans un solide, dans le régime élastique, tu stockes de l'énergie dans le solide (comme un ressort). Ensuite quand tu relaches cette énergie se transforme en chaleur. Dans le régime plastique, c'est la même chose sauf qu'une part de l'énergie n'est pas récupérée mais sert à créer des déformations permanentes.

[philou21]

et de toutes façons le bruit se termine également en chaleur...

[mécano41]

Bonjour !

Merci pour ces réponses !

A bientôt

[Chup]

3) Dans un solide, dans le régime élastique, tu stockes de l'énergie dans le solide (comme un ressort). Ensuite quand tu relaches cette énergie se transforme en chaleur. Dans le régime plastique, c'est la même chose sauf qu'une part de l'énergie n'est pas récupérée mais sert à créer des déformations permanentes.

Non, dans le régime élastique, il y a justement peu de dissipation (en théorie zero) et donc peu d'énergie tranformée en chaleur. Quand on relache, l'énergie stockée se transforme en énergie cinétique (et le ressort oscille).

[Coincoin]

Au temps pour moi... j'avais effectivement un doute quand j'ai écrit ça.
L'échauffement dont parle Mécano41 est donc lié au régime plastique ?

[Ludwig]

Non, dans le régime élastique, il y a justement peu de dissipation (en théorie zero) et donc peu d'énergie tranformée en chaleur. Quand on relache, l'énergie stockée se transforme en énergie cinétique (et le ressort oscille).

Bonjour,

Est-tu réellement sur de ceci ???
Pourrais-tu développer ??

Cordiallement
Louis

[Chup]

Bonjour,

Est-tu réellement sur de ceci ???
Pourrais-tu développer ??

Cordiallement
Louis

Le régime élastique est par définition un régime dans lequel quand on applique une contrainte, la déformation dépend de cette contrainte de façon univoque. Autrement dit, il n'y a pas d'effet de l'histoire, donc pas de dissipation : lorsque je relache la contrainte de façon quasi-statique, je récupère le travail que j'avais fourni pour déformer. L'équivalent le plus simple est un ressort linéaire. On ne peut pas dissiper avec seulement un ressort. Il faut ajouter de la viscosité (milieu visco-élastique) ou du frottement (milieu plastique).

J'espere que ca repond a votre demande.