A
Abimen
Compagnon
Salut,
Je vais faire le calcul ! En fait tu as essayé de mesurer la Capacité Thermique Massique(CTM), de mon temps on disait chaleur spécifique et on la mesurait en calories dont la définition est : il faut une calorie pour augmenter la température de un gramme d'eau de un degré, c'était plus simple ... pour l'eau. Aujourd'hui, on mesure la CTM en joules, la conversion est 1 calories = 4.18... joules. Il faut donc, 4.18 joules pour augmenter la température de un gramme d'eau de un degré Celsius.
Exercice :
Sans pertes, combien de temps faut-il à une résistance de 10 ohms alimentée en 12 volts courant continu pour chauffer 100g d'eau de 20°C à 60°C ?
On appelle Q la quantité de chaleur qui est une énergie et se mesure en joules
* signifie fois/multiplié par
Q = 100g * 4.18 * (60 - 20) // Q = Coef * masse * diff_température = C.m.delta_T
Q = 16270 joules
Il faudra que la résistance produise cette énergie :
E = (V²/R) * t = (Tension²/Résistance) * durée_de_chauffe_en_seconde = 16270 J
On cherche t = E/(R * i²) = 16270/(12²/10) = 1129.86 secondes, soit environ 20 minutes
=============
Pour calculer le coefficient CTM = Q/(masse * diff_température)
Pour cela, il faut connaître la densité du cuivre 8.960 g/cm³
Poids du fil : m = 1.539mm² * 85mm * 0.00896g/mm³ = 1.172g
J'espère que tu as bien laissé refroidir le fil entre deux mesures, tu aurais dû prendre une mesure de température avant, on va considérer qu'elle était de 20°C ... tu corrigeras ?
CTM_Cuivre_selon Jacounet :
Bravo, les calculs auraient dû donner 0.385 J/g/°C qui est le CTM du cuivre à ?20°C.
Le cuivre refroidit d'autant plus vite qu'il est chaud !
Plus la température finale est élevée moins une erreur sur la température initiale est sensible
Normalement le CTM augmente avec la température :
http://www-ferp.ucsd.edu/LIB/PROPS/PANOS/cu.html
Graphique en °Kelvin en abscisses(en bas), il faut soustraire 273°K pour passer en °C (1°K = 1°C, 0° celsius=273,..°K), CTM par kilo : diviser par 1000 et lire la valeur à droite. En gros, le CTM du cuivre vaut 0.390J/g/°C à 20°C et 0.425J/g/°C à 400°C , environ 5% différence.
Il faudrait aussi parler du refroidissement par rayonnement, rayonnement dont la puissance varie comme la quatrième puissance de la différence de température : loi de Stefan-Boltzmann P =epsilon * sigma * T^4
rayonnement du corps noir, qui à 400°C est loin d'être négligeable.
Abimen
Hello.
Bon je viens de faire 5 mesures de température sur un fil donné pour 1.5 mm carré , il fait en réalité 1.4 mm de diamètre mesuré au pied à coulisse 1/100ème soit 1.539 mm carrés sur une longueur de 85 mm de long .
Cela fait une résistance de r= 0.000000017x0.085/0.000001539= 938.92 µ Ohms .
J'ai relevé un courant de 175 Ampères à chaque essai . sur ma pince de Rogowski 3000A .
Cela nous fait une puissance calorifique dans ce fil de P= r.I carré = 175x175x 0.00093892=28.76 Watts
Puis j'ai en position mesure (175A dans ce cas) envoyé la sauce dans ce fil durant 1.8 s..... à 6.7 s , après un retour à 25 °C entre chaque mesure.
Relevés:
1.8 s => 124°C ===>51.76 Joules ==> 2.39°C/J
2.2 s => 180°C ===>63.25 Joules ==> 2.84°C/J
2.7 s => 191°C ===>77.64 Joules ==> 2.46°C/J
4.6 s => 320°C ===>132.27Joules ==>2.42°C/J
6.7 S => 435°C ===>192.65Joules ==>2.25°C/J
A voir si ça correspond avec la chaleur massique du cuivre sur Wiki pédia.
Il devrait y avoir linéarité à moins de 10% entre ces mesures, et ce n'est pas le cas ( pour la 2ème mesure)...mais il n'est pas facile de lire T° max sur quelques secondes .
Il aurait fallu enregistrer T° en fonction du temps ainsi que I consommé .
Cela nous montre les limites en température d'un fil de 1.5 mm carré de 85 mm de long sous 175 Ampères .
Sachant que nos primaires de m.o. font aussi 1.5 mm carré environ , on voit que sur 50 m de fil primaire en moyenne soit 59 fois plus on dégagera 59 fois plus d'énergie dans le même temps , certes la quantité d'énergie calorifique par unité de longueur de fil sera la même ,en plus on est sur du bobiné , et donc la chaleur ne s'évacuera pas comme il faut .
Si on table sur un courant de 50 Ampères on aura 3.5 fois moins d'énergie calorifique en théorie , mais en pratique sur la première couche en dessous on aura sans doute autant de chaleur dégagée/résidante ...car s'évacuant moins bien .
Donc 50 Ampères dans le primaire avec du 1.5 mm carré c'est sans doute possible , mais pas plus de 1.8 secondes ...et par précaution avec du fil vernis tenant 150°C minimum.
Sous 25 Ampères primaire en charge ,avec du 1.5 mm carré ( 5750 Watts de Puissance consommée) et vernis tenant 150°C , la soudeuse devrait tenir au moins 3 secondes de soudure ==> avec ventilation .
A+.
Jac
Je vais faire le calcul ! En fait tu as essayé de mesurer la Capacité Thermique Massique(CTM), de mon temps on disait chaleur spécifique et on la mesurait en calories dont la définition est : il faut une calorie pour augmenter la température de un gramme d'eau de un degré, c'était plus simple ... pour l'eau. Aujourd'hui, on mesure la CTM en joules, la conversion est 1 calories = 4.18... joules. Il faut donc, 4.18 joules pour augmenter la température de un gramme d'eau de un degré Celsius.
Exercice :
Sans pertes, combien de temps faut-il à une résistance de 10 ohms alimentée en 12 volts courant continu pour chauffer 100g d'eau de 20°C à 60°C ?
On appelle Q la quantité de chaleur qui est une énergie et se mesure en joules
* signifie fois/multiplié par
Q = 100g * 4.18 * (60 - 20) // Q = Coef * masse * diff_température = C.m.delta_T
Q = 16270 joules
Il faudra que la résistance produise cette énergie :
E = (V²/R) * t = (Tension²/Résistance) * durée_de_chauffe_en_seconde = 16270 J
On cherche t = E/(R * i²) = 16270/(12²/10) = 1129.86 secondes, soit environ 20 minutes
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Pour calculer le coefficient CTM = Q/(masse * diff_température)
Pour cela, il faut connaître la densité du cuivre 8.960 g/cm³
Poids du fil : m = 1.539mm² * 85mm * 0.00896g/mm³ = 1.172g
J'espère que tu as bien laissé refroidir le fil entre deux mesures, tu aurais dû prendre une mesure de température avant, on va considérer qu'elle était de 20°C ... tu corrigeras ?
CTM_Cuivre_selon Jacounet :
Bravo, les calculs auraient dû donner 0.385 J/g/°C qui est le CTM du cuivre à ?20°C.
Le cuivre refroidit d'autant plus vite qu'il est chaud !
Plus la température finale est élevée moins une erreur sur la température initiale est sensible
Normalement le CTM augmente avec la température :
http://www-ferp.ucsd.edu/LIB/PROPS/PANOS/cu.html
Graphique en °Kelvin en abscisses(en bas), il faut soustraire 273°K pour passer en °C (1°K = 1°C, 0° celsius=273,..°K), CTM par kilo : diviser par 1000 et lire la valeur à droite. En gros, le CTM du cuivre vaut 0.390J/g/°C à 20°C et 0.425J/g/°C à 400°C , environ 5% différence.
Il faudrait aussi parler du refroidissement par rayonnement, rayonnement dont la puissance varie comme la quatrième puissance de la différence de température : loi de Stefan-Boltzmann P =epsilon * sigma * T^4
rayonnement du corps noir, qui à 400°C est loin d'être négligeable.
Abimen
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