Intégration du Froid dans les Lois de la Thermodynamique IV

 

MA T.O.E.

Neuvième Partie

Chapitre 4

(la suite 5)

Vérification de l’application de la formule sur différents matériaux

Nous allons tester la relation entre le JIDI (Ji) et l’énergie thermique en Joules (J) pour plusieurs matériaux, en utilisant la formule proposée :

$$F = m c_f \Delta Za$$

où :

• $F$ est l’énergie du froid (en Joules)                                  
• $m$ est la masse du matériau (en kg)                                   
• $c_f$ est la capacité froide massique (en J/kg·Ji)                                                                                    
• $\Delta Za$ est la variation de Zamharir (Ji)                                                                                             

Nous allons prendre différents matériaux, comparer leur capacité thermique classique ($c$) avec leur capacité froide ($c_f$), et voir si la relation $c_f \approx c$ reste cohérente.

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Matériaux sélectionnés:

Nous allons tester la relation pour :                                

1. Eau (référence)                                                               
2. Cuivre (très conducteur thermique)                             
3. Fer (métal courant)                                                         
4. Glace (solide froid)                                                         
5. Air (gaz, faible capacité thermique)

Les capacités thermiques ($c$) des matériaux sont les suivantes : 

Matériau	Capacité thermique classique $c$ (J/kg·K)
Eau	4180 J/kg·K
Cuivre	385 J/kg·K
Fer	450 J/kg·K
Glace	2100 J/kg·K
Air	1005 J/kg·K

Nous supposons que $c_f \approx c$ pour commencer et que : 

$$1 Ji = 4.18 J$$

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Calcul de l’énergie du froid pour chaque matériau:

Nous allons prendre un même échantillon de masse $m = 1 kg$ et mesurer l’énergie du froid pour une baisse de $\Delta Za = 10 Ji$ (équivalent à un refroidissement de 10°C en Za).

Nous appliquerons la formule :

$$F = m c_f \Delta Za$$

Calculons ! 

Résultats : Énergie du froid pour différents matériaux  

Matériau	Énergie du froid ($F$) en Joules (J) pour $\Delta Za = 10 Ji$
Eau	41 800 J
Cuivre	3 850 J
Fer	4 500 J
Glace	21 000 J
Air	10 050 J

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Interprétation des résultats:

• L’eau absorbe ou libère le plus d’énergie froide (41800 J pour 10 Ji), ce qui est logique car sa capacité thermique est très élevée.                                                                                       
• Le cuivre et le fer nécessitent beaucoup moins d’énergie froide pour le même changement de Zamharir, car ils sont de bons conducteurs thermiques.                                                             
• La glace se comporte entre l’eau et le métal, ce qui est cohérent avec son rôle dans le stockage du froid.                                                                
• L’air a une capacité intermédiaire, mais reste bien en dessous de l’eau.                                                            

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Conclusion et prochaines étapes:

✅ La relation $1 Ji = 4.18 J$ fonctionne bien avec ces matériaux en respectant la proportionnalité avec leur capacité thermique.

✅ On peut maintenant tester cette échelle dans des applications pratiques, comme la cryogénie ou les transferts thermiques inversés.

                                                         

                                                                À suivre...                                                        

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