bonjour à vous Je m'appelle Yuna je suis élève en classe de terminal avec les spécialités mathématique et physique chimie et mon plus grand tra de caractère depuis que je suis tout petite c'est ma curiosité je me suis toujours posée un tas de question sur le monde qui m'entoure pourquoi nos doigts fripent dans l'eau pourquoi notre nez coule quand il fait froid à quoi servent les motifs sur le papier toilette enfin bref je pense que vous avez saisi et un beau matin dans ma grande quête de sujet de grand oral je buvais mon thé et comme à mon habitude comme mes parents me l'ont appris quand j'étais petite j'ai soufflé dessus pour le refroidir et là Eureka j'ai trouvé mon sujet de grand oral pourquoi est-ce que je souffle sur mon thé pour le refroidir est-ce que ça va vraiment faire une différence est-ce que ça sert vraiment à quelque chose donc tout naturellement je me suis penché sur la question j'ai cherché une réponse et aujourd'hui je vais vous présenter ma démarche et on va y répondre ensemble tout d'abord il faut savoir qu'il y a trois différents types de transfert thermique il y a la conduction l'énergie thermique est transmise par agitation des molécules ensuite il y a la convection l'énergie thermique est transportée par mouvement macroscopique des molécules et finalement il y a le rayonnement l'énergie thermique est transmise par propagation d'ondes électromagnétique quand vous soufflez sur votre thé pour le refroidir il y a deux différents facteurs qui entrent en jeu tout d'abord il y a le refroidissement par évaporation la principale raison pour laquelle notre thé se refroidit quand on souffle dessus c'est parce qu'on chasse l'air présent au-dessus qui est saturé en vapeur d'eau et on laisse donc de la place pour que de nouvelles molécules d'eau s'évaporent ce changement d'état de l'eau liquide à l'eau gazeuse ou vapeur d'eau s'appelle la vaporisation et un changement d'état ça demande de l'énergie donc donc pour changer d'état le T va perdre de l'énergie et il va donc se refroidir deuxièmement il y a le fait que le taux de transfert de chaleur est directement lié à la différence de température c'est montré par l'équation de la loi de refroidissement de Newton qui est Phi est égal à HS x t prime- t t prime étant la température extérieure ici l'air au-dessus du T et T étant la température du fluide donc la température du t on voit que cette différence de temp température est proportionnelle à Phi le flux d'énergie donc au plus cette différence de température est grande au plus Phi est grand c'est d'ailleurs pour cette raison que votre glace font plus vite en été ou que votre soupe foidit plus vite si vous la mettez sur la fenêtre en hiver pour vérifier mon hypothèse que oui effectivement souffler sur notre thé sert à quelque chose j'ai fait une petite expérience j'ai comparé deux tasse d'eau chaude de même quantité 100 ml à la même température 70° dans dans un même récipient un thermostat donc j'ai laissé refroidir l'une le thermostat fermé et l'autre le thermostat ouvert avec un sèchecheveux qui souffle à sa surface j'ai mesuré pour les deux la température en fonction du temps que j'ai tracé sur le logiciel latis pro durant évidemment une même durée de temps qui était de 10 minutes j'ai donc modélisé deux fonctions qui étaient celle-ci et on voit que ces fonction ressemble drôlement à la fonction exponentielle qu'on connaît bien pourquoi pour cela il faut faire un petit point mathématique et physique en physique et en thermodynamique particulièrement on peut modéliser un refroidissement avec une équation différentielle pour rappel une équation différentielle en mathématique c'est une équation dans laquelle entre en jeu une fonction et sa dérivée sa solution est donc une fonction nous allons donc établir cette équation différentielle ensemble mais je ne vais pas trop m'attarder sur les détails parce que sincèrement c'est chiant tout d'abord on peut énoncer le premier principe principe de la thermodynamique qui est du = Q + T t étant le travail puisque nous travaillons sur un système incompressible on peut dire qu'il n'y a pas de travail donc on peut écrire Delta u = Q ensuite on peut écrire que Q est égal à C x Delta t en remplaçant on peut donc arriver à l'équation du est égale C x Delta t en dérivant on obtient que la dérivée de U par rapport au temps est égale à C fois la dérivée de T par rapport au temps or la dérivée de U par rapport au temps est égale à Phi le flux thermique et on a vu juste avant dans l'équation de refroidissement de Newton que Phi est égal à HS x t prime alors on verse tout ça ensemble on mélange on remplace et on arrive à l'équation différentielle C fois la dérivée de T par rapport au temps est égale à HS x t prime- t on va pouvoir simplifier cette équation différentielle puisqu'on sait que tau est égal à C sur HS t étant le temps caractéristique et on va faire tendre Delta petit t vers l'infini car on veut travailler sur des intervalles infinitésimau au final on arrive donc à l'équation différentielle la dérivée de T en fonction du temps plus t sur T est égal à T prime/ T et on sait grâce aux mathématiques que toutes les solutions de cette équation différentielle s'écriront de la forme température en fonction du temps est égale à a exponentielle de MO t/ t plus + B tout ça pour dire que les solutions de cette équation différentielle sont des exponentiels voilà pourquoi quand j'ai fait mon expérience et que j'ai mesuré la température en fonction du temps j'ai trouvé des fonctions exponentielles si on revient sur l'expérience vous pouvez voir que sur mes graphiques j'ai calculé taux le temps caractéristique d'évolution de la température ce taux il est de 1290 secondes pour euh la tasse témoin et de 535 secondes pour la tasse avec le sèche-cheveux on voit donc que le temps caractéristique est 2,5 fois plus grand pour la tasse témoin donc elle refroidit beaucoup plus lentement donc effectivement souffler sur votre thé pour le refroidir ne sert pas à rien puisque je suis sympa et extrêmement généreuse je vais vous donner une astuce pour refroidir votre thé encore plus rapidement on a vu la loi de refroidissement de Newton que vous commencez à connaître par cœur Ph = a ch x t prime- t on a vu que la différence de température entrée en jeu h c'est une constante et s c'est la surface de contact entre notre thé et l'air qu'il y a au-dessus au plus cette surface est grande au plus le flux thermique va être grand donc si vous mettez votre thé dans une assiette à soupe plutôt qu'une tasse il va refroidir encore plus vite cependant c'est pas très pratique en conclusion oui c'est alors utile de souffler sur votre thé pour le refroidir et vous n'avez pas l'air bête j'ai choisi ce sujet surtout pour montrer que c'est une question toute bête sur un phénomène du quotidien qui peut nous permettre de comprendre des phénomènes beaucoup plus complexes cette petite question sur un phénomène du quotidien nous permet de comprendre un tas d'autres choses comme par exemple pourquoi on a froid après avoir transpiré quand il a un coup de vent ou pourquoi on peut autant se sécher les cheveux à l'air chaud qu'à l'air froid plus tard je veux me diriger vers l'ingénierie car je veux continuer à me poser ce genre de questions et à chercher des solutions je veux faire partie de ces gens qui qui cherchent des solutions à nos petits problèmes du quotidien ou pourquoi pas faire partie de ces gens qui cherchent des grandes solutions aux grands enjeux de demain comme par exemple les énergies merci de m'avoir écouté j'espère que vous penserez à moi demain matin en buvant votre thé