thermodynamique (Question sur le MCP)

[topinoch]

bonjour a tous ,
je prépare une présentation sur les matériaux à changement de phases (MCP) : l'idée est simple je met un MCP ( dont la température de fusion est 50°C) dans l'eau et lorsque la température de l'eau dépasse 50°C le MCP absorbe de l’énergie thermique et il la restitue dès que la température de l'eau soit inférieure
à 50 °C,
le problème c'est que je ne sais pas comment calculer la durée de la restitution de l'énergie ?
autrement dit , si le MCP a stocké une énergie de 200 Kj . Je veux savoir en combien de temps celui-ci cèdera 200Kj de chaleur à l'eau à une temperature de 20 °C .
Et merci d’avance .
-----

[topinoch]

ils sont où les experts en thermo ?

[Tiluc40]

Bonsoir,

Dans ton énoncé, tu dis que l'eau est à 20°C. J'en déduis que le MCP est à une température supérieure ou égale à 50°C, et au moins partiellement fondu. Il va céder sa chaleur à l'eau. Tu dois procéder par étape en appliquant le fait que l'énergie se conserve : l'énergie relâchée par le MCP est captée par l'eau. En fonction de la quantité respective de tes produits, tu peux être amené à traiter différents cas de figure, dans l'ordre : Au dessus de 50°C, le MCP échange d'abord sa chaleur en refroidissant. Tu connais sa Cp, tu sais combien de chaleur il va relacher jusqu'à ce qu'il atteigne 50°C. Si cette chaleur est inférieure à la chaleur nécessaire pour que l'eau soit chauffée à 50°C, il va alors commencer à relâcher sa chaleur en changeant de phase, en restant à 50°C. Si à nouveau l'eau n'a pas atteint 50°C, il va s'équilibrer avec l'eau en refroidissant. Ca, c'est pour le calcul de l'équilibre thermodynamique (j'ai supposé que les échanges de chaleur entre l'eau et le MCP se faisaient en enceinte adiabatique).

Quand à la dynamique de l'équilibre, elle dépend de la géométrie de ton système et de la conductivité thermique de chacune de tes phases. La réponse n'est pas triviale, sauf géométries extrêmement simples. Ca peut se traiter par simulation numérique, moyennant beaucoup de précautions dans la prise en compte de la fusion.

[Tiluc40]

l'idée est simple je met un MCP ( dont la température de fusion est 50°C) dans l'eau et lorsque la température de l'eau dépasse 50°C le MCP absorbe de l’énergie thermique et il la restitue dès que la température de l'eau soit inférieure à 50 °C,

Il y a quelque chose qui me gêne dans ce que tu as écrit, qui prête à confusion, donc je complète mon post.

D'une manière générale, le MCP absorbe de l'énergie dès que sa température est inférieure à celle de l'eau (qu'il soit à 50°C ou non). C'est juste que s'il est à 50°C pile, sa température ne changera pas tant qu'il n'aura pas entièrement changé de phase (chaleur échangée inférieure à la chaleur latente de changement d'état). En dehors de la transition, il peut absorber ou restituer de l'énergie en changeant simplement de température.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gatsu]

Salut,

Juste pour preciser que je trouve la question interessante mais je n'ai pas repondu car je trouvais la question trop vague.

Deja parce que je ne connaissais pas le terme dedie "materiau a changement de phase" car tous les materiaux sont a changement de phase et deuxiemement tu ne precises pas vraiment dans quelle phase tu imagines le MCP.

D'apres ce que j'en comprends, si on se debrouille pour rester dans un regime de coexistence dans lequel le MCP en phase liquide coexiste avec de la phase solide, alors, a pression fixee, le MCP permet de garder la temperature d'un systeme essentiellement constante tant qu'il est en regime de coexistence. C'est le role de "tampon" qui est explique dans le wiki.

Je ne sais pas si tu fais allusion a ce role ou un autre de type chauffage comme par exemple les poches chauffantes qui contiennent un liquide dans un etat metastable a temperature ambiante qui, lorsque soumis a une onde accoustique, entame la transition vers la phase solide en liberant de la chaleur emmagazinee sous forme latente.

Bref, precise svp quelle est la manip a laquelle tu penses.