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Crier sur une tasse de café...



  1. #1
    Jacky64

    Crier sur une tasse de café...


    ------

    Chers amateurs de Physique, j'ai une nouvelle question posée par mon cher professeur de Physique :

    "Combien de temps faut-il crier sur une tasse de café froid pour le réchauffer ?"

    Merci de m'aider à répondre à ce problème légerement "prise de tête" .

    -----

  2. #2
    Karibou Blanc

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Vu que le café est composé (très) essentiellement d'eau et vu la grande capacité calorifique de l'eau. Je pense qu'il te faudra quelques kilos de miel pour tenter de soulager tes cordes vocales irritées par ta tentative

  3. #3
    invite19431173

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Ton cher professeur de physique, il ne t'as donné aucunes données ? Ou alors, c'est à toi de les chercher ?

  4. #4
    Penangol

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Autour de 8 ans, je crois
    j'avais lu ça quelque part ... j'essaie de retrouver !
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Chup

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Ca depend ce que vous entendez par froid et chaud...

  7. #6
    stein_junior

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par Jacky64
    Chers amateurs de Physique, j'ai une nouvelle question posée par mon cher professeur de Physique :

    "Combien de temps faut-il crier sur une tasse de café froid pour le réchauffer ?"

    Merci de m'aider à répondre à ce problème légerement "prise de tête" .
    voilà ma réponse (basée sur la remarque de "Chup"):
    longtemps.
    (c'est aussi précis que la question)

  8. #7
    megami

    Re : Crier sur une tasse de café...

    C'est peut-être une blague, il faut peut-être chercher un jeu de mot, ou quelque chose comme ça ...
    C'est un petit rigolo, ton prof de physique ?

  9. #8
    stein_junior

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par megami
    C'est peut-être une blague, il faut peut-être chercher un jeu de mot, ou quelque chose comme ça ...
    C'est un petit rigolo, ton prof de physique ?
    lol...

  10. #9
    invite19431173

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Je propose : immédiatemment : on crie, elle vibre, agitation thermique, elle chauffe.

    Merci, au revoir et claquez bien la porte en sortant !

  11. #10
    Jacky64

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Vous semblez avoir pris cela comme une blague de prof de Physique, c'est vrai que cela peut y ressembler. Cependant il s'agit d'une question posée très sérieusement. Merci tout de même pour vos messages.

  12. #11
    Jacky64

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par benjy_star
    Je propose : immédiatemment : on crie, elle vibre, agitation thermique, elle chauffe.
    Merci pour cette proposition mais en temps qu'apprenti physicien je ne suis pas en mesure de développer ta pensée...
    Dernière modification par benjy_star ; 02/02/2006 à 07h33.

  13. #12
    FC05

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Premièrement, il n'y a ni masse, ni température de départ, ni température d'arrivée. Il est donc impossible de calculer l'énergie nécessaire.

    Ensuite, il n'y a pas de données par rapport à l'énergie (ou puissance) transmise par le "cri". Ni de données sur l'énergie que peut absorber le liquide.

    De plus, il n'y a pas de données sur la géométrie de la "tasse", la température extérieure, si il y a du vent ou pas. Il est donc impossible de calculer les fuites thermiques.

    Conclusion : c'est un problème à la c...
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  14. #13
    Chip

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Ce genre de problème est assez habituel dans les oraux de concours par exemple... le but pour le candidat n'est pas de donner un résultat avec une précision relative de 10^-3, mais de montrer qu'il peut "défricher" la situation en modélisant plus ou moins simplement les différents phénomènes pouvant intervenir, et donner une estimation de leurs effets...

  15. #14
    Chup

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par Chip
    Ce genre de problème est assez habituel dans les oraux de concours par exemple... le but pour le candidat n'est pas de donner un résultat avec une précision relative de 10^-3, mais de montrer qu'il peut "défricher" la situation en modélisant plus ou moins simplement les différents phénomènes pouvant intervenir, et donner une estimation de leurs effets...
    Cependant, pour pouvoir espérer donner une réponse, il faut avoir une idée de ce qu'on entend par chaud et froid, en particulier par rapport à la température ambiante. Une interprétation "raisonnable" serait d'avoir du café à température ambiante et se demander si "crier" dessus peut permettre de chauffer le café... Je vois trois phénomènes en compétition :
    -l'apport de chaleur par l'air envoyé par le "cri" (a environ 37 degrés donc a priori suppérieur à la température ambiante de 20 degrés).
    -l'évaporation du café qui est activée par le même courant d'air et qui enlève de la chaleur au café (chaleur latente).
    -la dissipation de l'onde acoustique dans le café, c'est complètement négligeable (par rapport aux autres) pour une onde de compression, et le fait de crier plutôt que de souffler ne change rien au problème.

    Pour les deux premiers, on peut se faire une idée de l'effet en se soufflant sur la main. Selon la façon dont on souffle (débit d'air et distance) on peut soit sentir le jet chaud (le premier mécanisme l'emporte) soit froid (second mécanisme).
    Reste à mettre des ordres de grandeur la dessus...

  16. #15
    Jacky64

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Merci à vous Chup. Il est agréable de constater que des gens sont capables de penser sans données précises.

  17. #16
    Jacky64

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par FC05
    Premièrement, il n'y a ni masse, ni température de départ, ni température d'arrivée. Il est donc impossible de calculer l'énergie nécessaire.

    Ensuite, il n'y a pas de données par rapport à l'énergie (ou puissance) transmise par le "cri". Ni de données sur l'énergie que peut absorber le liquide.

    De plus, il n'y a pas de données sur la géométrie de la "tasse", la température extérieure, si il y a du vent ou pas. Il est donc impossible de calculer les fuites thermiques.

    Conclusion : c'est un problème à la c...


    Il me semble que concevoir une réflexion sans données numériques précises soit au dessus de vos moyens. Je vous conseille donc de cesser de traiter de c... tout ce que vous avez du mal à concevoir. Cordialement, Jacky64

  18. #17
    stein_junior

    Re : Crier sur une tasse de café...

    "Merci à vous Chup. Il est agréable de constater que des gens sont capables de penser sans données précises."
    "Il me semble que concevoir une réflexion sans données numériques précises soit au dessus de vos moyens. Je vous conseille donc de cesser de traiter de c... tout ce que vous avez du mal à concevoir. Cordialement, Jacky64"

    j'aimerais faire remarquer que chup (merci à lui...) a bel et bien expliqué les points les plus importants du problème mais il n'a donné aucune réponse à la question de jacky64 ce qui serait impossible à moins d'être très très très approximative... et je pense qu'au lieu de rejeter le problème, il vaudrait mieux demander au moins quelques approximation à jacky64 (sans qu'il ne s'énerve...) parcequ'avec des données telles que "chaud" et "froid" ou "tasse de café", la réponse ne peut être que du style de "longtemps"...

  19. #18
    Penangol

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Le hic de ce probleme, c'est que la réponse peut très bien être 4 ans, 5 mois, 10 semaines , 4 jours, 10 heures, 52 minutes et 41 secondes.
    Je peux t'assurer qu'il existe des conditions telles que cette solution est la bonne !
    En l'absence de conditions intiales, il est par contre impossible de résoudre le moindre probleme ...
    C'est comme si je te demandais combien de fois il fallait taper sur le mur pour le casser Quelle résistance mur ? Quelle puissance du coup ? Sans ces données, il est impossible de répondre
    Surveille tes arrières.Economise tes munitions. Et, surtout, ne traite jamais avec un dragon

  20. #19
    Coincoin

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Salut,
    C'est justement le but de ce genre d'exercices de mettre les bons ordres de grandeur.
    Forcément, si tu dis qu'une tasse fait 10 litres, que le café est chaud à 200°C, qu'un homme peut crier à 200 dB, etc... tu peux obtenir ce que tu veux au final.
    Ce qui compte, c'est plus la démarche que le résultat.

    Pour tester les ordres de grandeur de ses étudiants, un prof américain avait demandé en exam : "combien y a-t-il d'accordeurs de piano à New-York ?".
    Encore une victoire de Canard !

  21. #20
    Karibou Blanc

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Pour tester les ordres de grandeur de ses étudiants, un prof américain avait demandé en exam : "combien y a-t-il d'accordeurs de piano à New-York ?".
    Et Fermi était un expert de ce genre de questions

    Ce qui compte, c'est plus la démarche que le résultat.
    Tu as raison de préciser ça. Souvent en recherche, il est important d'avoir un minimum d'intuition et de savoir déterminer si un effet va être négligeable ou non en devinant un bon ordre de grandeur. La plupart du temps ca évite de se farcir un gros (et dieu sait qu'ils sont gros en général) calcul qui donnera un bon résultat mais parfois inutile.

    Bref ces questions la ne sont pas idiotes. Elles permettent de ne pas rester prisonnier du formalisme et d'apprendre à réflechir avec notre bon sens.

    KB

  22. #21
    stein_junior

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par Coincoin
    Salut,
    C'est justement le but de ce genre d'exercices de mettre les bons ordres de grandeur.
    Forcément, si tu dis qu'une tasse fait 10 litres, que le café est chaud à 200°C, qu'un homme peut crier à 200 dB, etc... tu peux obtenir ce que tu veux au final.
    Ce qui compte, c'est plus la démarche que le résultat
    tout à fait d'accord... mais j'ai cru comprendre que c'était le résultat qui était demandé... qu'en est-il jacky64?

  23. #22
    arogno

    Wink Re : Crier sur une tasse de café...

    On pourrait tenter une méthode expérimentale : remplir une tasse de café, crier très fort et mesurer l'élévation de température...avec un instrument sensible.

  24. #23
    Chip

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par stein_junior
    tout à fait d'accord... mais j'ai cru comprendre que c'était le résultat qui était demandé... qu'en est-il jacky64?
    Non, je suis d'accord avec Coincoin, ce qui compte dans ce genre d'exercice c'est avant tout de montrer son "sens physique"... si ça aboutit à un résultat pas idiot tant mieux, mais ce n'est pas l'essentiel

  25. #24
    Jacky64

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Il est vrai que sans les conditions initiales on ne peut obtenir de valeur numérique mais ce qui est demandé ici c'est juste un raisonnement. Le raisonnement proposé par Chup peut être considéré comme une réponse à la question posée. Désolé de ne pas avoir donné ce détail plus tôt. Je m'excuse également de m'être emporté. Merci à tous de vous être intéressés à cette question.

  26. #25
    FC05

    Re : Crier sur une tasse de café...

    D'abord, j'ai dit que c'était un problème à la c.. et pas je n'ai traité personne de c..

    Si la question est : "Combien de temps ..." comme dans le post #1, je confirme l'état de ma pensée.

    Maintenant, si la question était : "Quelle démarche feriez vous pour calculer ..." alors là, c'est autre chose.

    Il faut faire attention à la question posée ... si on veut une bonne réponse, il faut une bonne question. Je suis prof, et je peux dire que parfois (de moins en moins souvent, heureusement) c'est moi qui "plante" un certain nombre d'élèves en formulant des questions de façon "interprétable" ... c'est tout le problème quand on fabrique un problème en connaissant la réponse.
    "La réalité c'est ce qui reste quand on refuse d'y croire" P.K. Dick

  27. #26
    phuphus

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par Coincoin
    Salut,
    C'est justement le but de ce genre d'exercices de mettre les bons ordres de grandeur.
    Forcément, si tu dis qu'une tasse fait 10 litres, que le café est chaud à 200°C, qu'un homme peut crier à 200 dB, etc... tu peux obtenir ce que tu veux au final.
    Ce qui compte, c'est plus la démarche que le résultat.

    Pour tester les ordres de grandeur de ses étudiants, un prof américain avait demandé en exam : "combien y a-t-il d'accordeurs de piano à New-York ?".
    Ok pour 200 dB, mais uniquement dans un environnement à -354 °C

    Bon, ok, je taquine... Mais bon, déjà, quand la pression acoustique est égale à la pression atmosphérique, on a 194 dB... Donc 200, ce n'est pas dans des conditions standard.

    Disons que quelqu'un qui crie produit à peu près 110 dB à 1m. Pour une onde plane, le niveau de pression est égal au niveau d'intensité. Donc 110 dB. L'intensité de référence est égale à 10^-12 W/m², ce qui nous fait donc une intensité de 0,1 W/m² dans le cas du 110 dB. la surface exposée de la tasse est de, disons, 0,01 m². La tasse reçoit donc une puissance instantanée de 1 mW. Supposons que l'intégralité de l'énergie acoustique est transformée en énergie thermique. La tasse fait 0,2 l, est à 20°, et on veut la faire bouillir. On assimile le café à de la flotte, donc 4,18 kJ/kg/°. L'énergie à apporter est de 80*4180*0,2 = 65000 J (à la louche...). D'où 65 000 000 de secondes pour faire bouillir la tasse. En gros, 2 ans (approximation que je prends tout le temps pour le calcul de tête : 1 jour = 100 000 secondes).

    Exercie réalisé sans trucage... Enfin, je veux dire, sans calculatrice, ni bouquins, ni sources de données quelconques autres que ma ch'tite tête. Bordel ! J'ai assez entendu pendant mes études que je devais posséder des ordres de grandeur...

    Bien entendu, on peut se rapprocher de la tasse pour maximiser l'énergie transmise, et 110 dB, c'est déjà quelqu'un qui gueule bien. Pour info, cela correspond à une puissance acoustique émise de l'odre de 0,1 W.
    Dernière modification par phuphus ; 03/02/2006 à 12h05.

  28. #27
    domlefebvre

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Ouaip, deux ans....
    En admettant que quelqu'un puisse crier à 110 dB pendant deux ans, ou bien qu'on ait une armée de gars pour le faire, je vois un autre pb. On suppose que l'énergie est accumulée sans perte, i.e que la tasse forme un système parfaitement isolé. Ce qui est vain: on a au moins la surface libre du café, et donc une perte à ce niveau! Et à vu de nez, en amenant un mW, et compte tenu des pertes, ton café restera à équilibre thermique de la température de ta pièce.. Faudra trouver un autre moyen pour le réchauffer

  29. #28
    phuphus

    Re : Crier sur une tasse de café...

    mmmmh... compter sur les frottement lorsqu'on remue le café avec sa cuillère ? Frotter très fort les bords de la tasse avec ses mains ? Changer les ampoules de la cuisine pour des plus puissantes ? Creuser un trou de 3 km pour foutre la tasse dans la croute terrestre ? Ou tout simplement ne pas se changer pendant 3 semaines (plus ta femme gueule fort, moins la tasse met longtemps à chauffer ).

    P.S. : la dernière phrase, à forte connotation machiste, et supposant d'ailleurs que seules les femmes passent du temps en cuisine, est bien entendu à prendre telle quelle. Ce n'est pas mon genre de faire de l'humour

  30. #29
    domlefebvre

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Citation Envoyé par phuphus
    mmmmh... compter sur les frottement lorsqu'on remue le café avec sa cuillère ? Frotter très fort les bords de la tasse avec ses mains ? Changer les ampoules de la cuisine pour des plus puissantes ? Creuser un trou de 3 km pour foutre la tasse dans la croute terrestre ? Ou tout simplement ne pas se changer pendant 3 semaines (plus ta femme gueule fort, moins la tasse met longtemps à chauffer ).

    P.S. : la dernière phrase, à forte connotation machiste, et supposant d'ailleurs que seules les femmes passent du temps en cuisine, est bien entendu à prendre telle quelle. Ce n'est pas mon genre de faire de l'humour
    AHHHH! Attention, il y a bien des petits rigolos qui vont se précipiter bille en tête sur leurs calculettes pour vérifier l'énergie dissipée par les frottements ou la température de la terre par 3000 m de fond (ça c'est facile!).
    Quant à te frotter les mains contre la tasse, ces jours ci ça ferait plutôt du café glaçé!

  31. #30
    _Goel_

    Re : Crier sur une tasse de café...

    Euh... simple seuggestion suggestive :
    un est dans une pièce à 20°C, le café est à 20°C.
    on souhaite qu'il soit à 40°C.
    Alors on crie dessus. Et il chauffe.
    Supposons qu'il arrive à 39°C au bout d'une dizaine d'années de cris ininterrompus, à 2 cm de distance. Par conduction, les pertes de chaleurs sont non négligeables :
    il est impossible à un homme seul de crier assez fort, à mon avis pour contrer les pertes thermiques (le café met 1h à passer de 40 à 20°C alors qu'il faut plusieurs années pour produire l'inverse en criant).

    tout ça pour dire qu'il chauffe instantanément lorsqu'on crie dessus, mais l'équilibre avec les pertes thermiques font qu'il ne se réchauffe que de 0.00001°C (je prend cette valeur pour l'exemple !)
    Le succès c'est d'être capable d'aller d'échec en échec sans perdre son enthousiasme

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