Electricité statique

[Polochon4417]

(Re) Bonjour la compagnie!

IMPORTANT: J'avais déjà posté ce message la semaine dernière et le post a vite été stoppé pour dangerosité. Je me permet de le poster de nouveau en apportant les précisions suivantes:

-Nous sommes en dernière année d'ingénieur généraliste (BAC +5)
-Nous sommes encadrés par un tuteur interne
-Une analyse de risque associée à cette expérience devra aussi être réalisée. (Etude du pouvoir calorifique du solvant etc...)


Nous sommes donc en mesure de réaliser cette expérience en toute sécurité.

Message d'origine:

Pour un projet étudiant j'aimerais réaliser l'expérience suivante : https://www.youtube.com/watch?v=Nq_de5tPb_U (Enflammer des vapeurs de solvants à l'aide d'une étincelle produite par électricité statique).

J'ai essayé de la reproduire avec de l'essence et une paille frottée à l'aide d'un chiffon en tissu. Cependant aucune inflammation ne s'est produite. J'entend un léger bruit (décharge, étincelle?) lorsque j'approche la paille d'une pointe métallique située au-dessus des vapeurs de solvants.

-Est-ce le bon procédé (aucune présence de pointe dans la vidéo?? seul son doigt et un récipient suffisent à déclencher la flamme)
-Est-ce le temps humide d'aujourd'hui? (pluie, ciel bas etc...)
-L'essence non adaptée? un autre solvant marcherait mieux?
-L'énergie créée est-elle suffisante? (L'EMI du méthane est de 300 Micro Joule) Avez-vous une idée de l'énergie développée par une étincelle provenant d'électricité statique (quand on touche une porte/voiture par exemple)
-Le pouvoir calorifique de l'essence est de 35475 Kj/L, à partir de quel volume la combustion devient-elle dangereuse pour l'homme (en fonction du volume de la pièce?) sachant que la flamme sera éteinte au bout de quelques secondes
-----

[phys4]

Bonjour,
L'essence a pour défaut de s'évaporer trop rapidement, quelques cm3 suffisent pour une expérience, mais les vapeurs se diluent trop rapidement dans un grand volume qui devient explosif.

L'alcool éthylique est un bon solvant est présente moins de dangers. Son utilisation est courante en cuisine. Le volume doit être limité (un petit verre) dans un récipient ininflammable qui ne craint pas la chaleur est loin du récipient principal.
Il vous faudrait un condensateur pour électricité statique genre bouteille de Leyde.

[LPFR]

Bonjour.
Le corps de la personne dans la vidéo (comme le votre) est conducteur.
La paille est isolante.
Donc, même si elle est très électrisée, an l’approchant du récipient, seule une petite partie de la paille se déchargera.
Si vous voulez décharger une bonne partie de la paille (pourquoi une paille ?) il faut que, une fois chargée vous la mettiez dans un petit cylindre métallique des dimensions un peu plus grandes que celle-ci et tenu par un isolant, évidemment.
Mais, même ainsi, l'étincelle sera bien plus petite que celle de la vidéo, car la charge totale de la paille est très petite comparée à celle du bonhomme.
Au revoir.

[Polochon4417]

Bonjour LPFR,

Comment a ton avis peut-on se charger assez pour atteindre l'énergie minimale d'inflammation (0.2mJ)? Nous avons des blouses en coton et non en nylon: est-ce que cela joue car nous essayons en vain d'électriser le coton à l'aide de plastique (comme dans la vidéo) mais aucune étincelle à l'approche d'objet métallique...

Merci d'avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour

Puisque vous êtes dans un école d'ingénieur et que vous ^etes encadrés pour éviter de se trouver dans les conditions de faire une explosion ou de graves brulures avec un liquide tree volatil comme certain type essence. Je vous propose de calculer le condensateur à charger


Les tensions électrostatiques dépassent facilement les 10 kV

Il vous faut 0,2 m J soit 0,2 = 1/2 C *10^8

donc c = 0,4 * 10 ^-8 ou C = 4 * 10 ^-9 ou C = 400 pF

Donc il faut disposer d'une capacité de l'ordre de 100 pF au moins

Pour avoir une idée évaluer la dimenstion d'une sphère de 100 pF pour avoir une idée du volume des parties collectant les charges . Apres il faudra réfléchir comment vous pourrez récupérer toutes ces charges pour réaliser votre étincelles ( marque de LPFR). Par exemple prévoir des conducteur sur la surface isolante pour ammenrr les charges au point intéressant

[Polochon4417]

Nous somme d'accord pour le calcul. Le corps humain a une capacité de 100 à 300 pico Farad. Nous pensions donc utiliser (comme dans la vidéo) notre doigt comme élément conducteur...: l'expérience sera d'autant plus parlante pour notre public (sensibilisation aux risques d'explosion en atmosphère ATEX).

Il nous reste à trouver comment charger suffisamment notre corps et transférer l'intégralité des charges vers le bout de notre doigt..

Pensez-vous que cela est réalisable ?..

[calculair]

Bonjour

La solution la plus simple est d'utiliser une source de haute tension avec une très forte impédance interne pour éviter des courant trop fort

Limitons le courant à 100 micro ampère

donc 10 000 = R 100* 10^-6 donc R = 10 000 * 10^4 = 100 000 000 soit de l'ordre de 100megohm

je pense que 10 meg ohm est suffisant...

Apres il faut bien isoler l'expérimentateur et le connecter a la source de haute tension.

Il risque de sentir une petite decharge lors de la connection qui correspond au courant de charge.

Remarque: Dans cette configuration l'expérimentateur peut avoir des vêtements conducteurs. L'expérimentateur est isolé de la terre . Il sera chargé au potentiel de la source de tension.

Alors si la tension est suffisante et si les estimations sont correctes les lois de la physique seront vérifiées

[Polochon4417]

L'objectif étant de montrer les risques en zones atex, l'idée est de s'affranchir de toutes sources externes de ce type. Nous voulons charge l’expérimentateur de manière plus naturelle. (par frottement comme dans la vidéo)

[calculair]

alors il faut chercher des plastics isolants et les frotter pour qu'ils se chargent.

Difficile d'evaluer la méthode. Il faut expérimenter et se guider par les lois de l'électricité pour trouver le bon truc..

Si vous disposez d'un voltmètre électrostatique, vos mettez votre expérimentateur su un socle isolant, vous mesurez sa tention avec le voltmètre.

Vous lui déposer des charges avec une règles ou tout autre objet qui se charge electrostatiquement.

La difficulté est de charger une capa de 100pF avec des condo de quelques pF.

Le voltmetre permet de suivre votre effort......

[LPFR]

Re.
Il y a plusieurs raisons possibles pour l’échec de l’électrisation.
La plus probable est que les semelles de vos chaussures ne sont pas assez isolantes. Je ne connais pas les mérites des semelles des tennis en terme d’isolation.
Par contre les semelles en caoutchouc de chaussures de ville sont des bons isolants.
Mais pas le cuir ni le bois, qui, pour les manips d’électrostatique doivent être considérés comme des conducteurs.

Vérifiez aussi que la feuille de plastique s’est bien électrisée : elle doit se coller au mur et rester ainsi collée pendant plusieurs minutes.

Essayez de trouver une surface isolante (vraiment isolante), comme une plaque de plexiglas ou de PVC ou, à la rigueur, un tapis en caoutchouc. Puis faites la manip montés sur la plaque.

Vous avez ici :
http://soft-matter.seas.harvard.edu/...lectric_series
l’ordre des électrifications. La meilleure est la paire des deux extrémités : la main humaine et la gomme de silicone. Le coton n’est asp un bon choix car il se situe vers le milieu de la liste.
A+