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Refroidissement au bain-marie
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ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE

4
Refroidissement au bain-marie




Le thé glacé est une boisson rafraîchissante fabriquée à partir de feuilles séchées de théier infusées, puis refroidies.

➜ Quelle durée est nécessaire pour refroidir un thé jusqu’à 5 °C ?


Objectifs

  • Suivre et modéliser l’évolution de la température.


Doc. 1
Matériel nécessaire

  • Bécher rempli d’eau chaude
  • Capteur de température LM35
  • Cristallisoir
  • Glaçons
  • Micro-contrôleur de type Arduino
  • Thermomètre
  • Tableur-grapheur

Doc. 2
Capteur de température

Le capteur LM35 renvoie une tension proportionnelle à la température comprise entre 0 V et 1,1 V, sur une gamme de température s’étendant de 0 °C à 110 °C.
Pour tracer une courbe avec le micro-contrôleur Arduino, il faut aller dans Outil et cliquer sur Traceur Série. Pour suivre l’évolution des mesures, cliquer en haut à droite sur Moniteur Série.

Doc. 3
Montage expérimental

Montage expérimental

Doc. 4
Programme Arduino

Programme Arduino

Téléchargez le programme arduino en cliquant ici.

Compétences

RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l’énergie

REA : Effectuer des mesures avec des capteurs

REA : Mettre en œuvre un protocole

Questions

1. Réaliser le montage électrique et téléverser le programme Arduino.


2. Remplir le bécher d’eau chaude, l’introduire dans un cristallisoir rempli de glaçons et placer le capteur de température au milieu du bécher.


3. En utilisant un tableur, relever la température θ\theta au cours du temps tt et tracer la courbe représentative de ln(θθ)\ln \left(\dfrac{\theta}{\theta^{\circ}}\right) en fonction du temps. La grandeur θ\theta^{\circ} est une constante égale à θ=1\theta^{\circ}=1 °C. Préciser le type de courbe obtenue.


4. Déterminer l’ordonnée à l’origine bb ainsi que le coefficient directeur aa en effectuant une modélisation de la courbe.


5. En déduire l’expression de θ(t)\theta(t) en fonction de a,b,ta, b, t et θ\theta^{\circ}.
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Synthèse de l'activité

Représenter l’évolution de θ(t)\theta(t) et déterminer la durée nécessaire pour atteindre 5 °C.

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