Conductibilité Thermique

[Kilbith]

Salut,

Vous vous souvenez que nous avions réfléchi dans l’ancien forum sur le  système le plus efficient pour faire fondre la neige....ou faire bouillir son eau.
Certains d’entre nous sont attirés par les contenants en Titane (très légers et solides) d’autres ont une peur panique d’Alzheimer et rejettent l’aluminium, les plus rusés ont adoptés le quart US en inox pour remplacer celui en aluminium qui brûle les lèvres....Un problème dans lequel la conductibilité thermique intervient 

Afin de répondre à quelques interrogations du type « ce que je gagne sur le poids avec ma gamelle en titane, est-ce que je le perds sur mon carburant ?» voici quelques valeurs de conductibilité thermique en W/m.k (plus c’est élevé mieux cela conduit la chaleur, moins ça isole). La référence : Callister W. (2001). Science et génie des matériaux . Ed. Modulo. P.711 et suivantes.

Acier Carbone  1040 : 51.9 W/m.k

Acier inox  316 (recuit) : 16.2 W/m.K.....vous venez de comprendre pourquoi un manche en inox fonctionne sur une casserole.
Acier inox  440A (recuit, nuance équivalente au AUS6a proche du 440C) : 24.2 W/m.K ...vous venez de comprendre pourquoi le revenu différentiel c’est un art sur l’inox.

Alliage d’Aluminium 7075-T6 (nuance des arceaux de tente) : 130 W/m.K ...vous venez de comprendre pourquoi vos mains gèlent super vite sur les arceaux de tente . Attention à la gelure !
Alliage d’Aluminium 1100 : 222 W/m.K ...vous venez de comprendre la performance de la casserole alu et la contre performance du quart tradi de l’armée française. Les casseroles alu en hiver = gelure !

Alliage de cuivre : 115 à 388 W/m.k.....très bon conducteur pour les gamelles (doublure de l’inox) et les bouilloires scandinaves. Cela fait économiser du poids à long terme en carburant.
Certaines nuances ont un super coef. (388 W/m.K !). Anecdotique : la gamelle de cuivre c’est l’idéal pour les confitures car cela évite les points chauds....
Le laiton pour cartouches et le béryllium cuivre (pensez garniture couteaux) : 120 W/m.K....aglagla pour les mains en hiver ! On comprend l’aversion des scandinaves pour les gardes en laiton....

Etain (étamage des contenants) : 60.7 W/m.K.  Bon conducteur mais moins que le cuivre. Les gamelles des chefs ne sont pas étamées.

Alliages de titane :  16 à 6.7 W/m.k !!!!!!!!
Le titane est donc un très mauvais conducteur. Il n’est pas très adapté pour la cuisson car il diffuse moins la chaleur (cela brûle à l’endroit de la flamme) et il n’économise pas le carburant. En revanche, il est manipulable par grand froid. Conclusion : utiliser un brûleur large et éviter le titane pour les utilisations prolongées....A noter que la très forte "solidité" du titane permet d'utiliser des toles minces ce qui est de nature à limiter un peu la surconsommation de carburant. Ne pas oublier toutefois qu'il est plus efficient thermiquement de chauffer modérément une grande surface d'échange que de chauffer "à mort" un petit point...
Pour faire bouillir de l'eau, l'homogénisation de la température dans la bouilloire est faite par les mouvements de l'eau. Cela ne résoud pas le problème de "points chauds" pour faire réchauffer les raviolis, qui vont cramer au fond....

Pour des raisons inverses, le quart en titane est un bon choix car il refroidit lentenement et ne brule pas les lèvres. Anecdotique : la soupe refroidit mal dans la cuillère !

Fibre des Vêtements :
Nylon 6.6 : 0.24 W/m.K
Polyester (thermo durci) : 0.17 W/m.K....le polyester est une fibre assez isolante donc.
Polypropylène : 0.12 W/m.K. C’est le plus isolant....de quoi reconsidérer vos vieux « Smelly Helly »
Polytétrafluoroéthylène (PTFE) Le constituant principal du goretex : 0.25 W/m.K...ce n’est pas un bon isolant (même s’il n’est pas expansé ici comme dans la membrane Goretex). Imaginez quand il est bien gorgé d’humidité par votre transpiration !

Pour référence :
Bois Sapin de Douglas (12 % d’humidité) : 0.14 W/m.K ....pour votre dernier costume, très bonne isolation  


did 

[Baptiste]

Merci Kilbith !
Cette compilation est vraiment très intéressante !
Bon, je crois que ma vaisselle en inox a encore de beaux jours devant elle ! 

Donc, si je comprends bien, le meilleur quart devrait être en cuivre ou en laiton ... Mais ces matériaux ont une assez forte densité, donc l'un dans l'autre avec le poids du gaz, est-ce que ça ne se compense pas ?
En effet :

• Cuivre : d = 8,94
• Acier inox : d = 8,00
• Fer : d = 7,86
• Titane : d = 4,61
• Aluminium : d = 2,70

A mon sens, le meilleur compromis reste encore l'aluminium... Mais ses effets sur la santé : aïe !
Donc, le titane n'est pas une alternative si ridicule que ça, à mon sens...

[François]

Il aussi tenir compte de l'épaisseur du métal. Le titane, employé en épaisseur très fine transmet pas trop mal la chaleur de la flamme, mais ne la répartie pas du tout. Pour chauffer de l'eau çà va. Mais pour chauffer des raviolis ou une soupe un peu épaisse, çà craint.
A part çà, j'ai une petite casserole en tôle émaillée qui marche très bien, mieux que de l'inox. Mais c'est lourd.

[Kilbith]

Salut,

Pour ton quart...S'il sert pour chauffer OK. Sous réserve que le cuivre résiste au feu et qu'il puisse être nettoyé consciencieusement (vert de gris !). Pour le laiton : idem
Si c'est pour boire, ce n'est pas bon! Le liquide va refroidir super vite, et, tant que ce n'est pas froid, le quart sera trop chaud pour boire.....d'où le quart en inox !

Ta question est super complexe. Il n'y a pas que la densité qui intervient. L'aluminium (attention on se sert toujours d'alliage hein) est moins rigide que l'acier, d'autant plus soumis à un traitement thermique. Par exemple l'alliage de titane  (alliage Ti-6Al-4v) est au moins cinq fois plus résistant à la traction que l'alu 7075 T6 traité thermiquement et vieilli (1172 MPa vs. 228 MPa). La tôle devra être plus épaisse. C'est la raison pour laquelle une carosserie de voiture en aluminium n'est pas trois fois plus légère.
Puisque l'épaisseur de ta gamelle sera plus épaisse, si tu utilises de l'alu par rapport à l'inox...le gain de poids sera plus faible. De même, l'épaisseur supérieure de l'aluminium lui fera perdre son avantage théorique en conductibilité...pas simple  
D'autres facteurs interviennent : couleurs de la gamelle, forme, couvercle...ces points ont déjà été discutés ailleurs...

Je laisse à nos jeunes élèves ingénieurs (ou MUL zélotes) le soin de mesurer les différences de poids de la même gamelle chez MSR et de calculer le temps pour faire bouillir un litre d'eau. Simultanément, ils mesurent la consommation de gaz (il suffit de peser la cartouche, il faut utiliser à chaque fois des cartouches différentes sinon comme la pression baisse dans la cartouche cela peut influencer l'efficacité du brûleur). Avec ces résultats, ils nous tracent une courbe qui indiquera à partir de combien de temps c'est plus efficient d'utiliser tel ou tel contenant...  

Ca devient velu ce forum  

did

[guillaume]

Perso j'ai remplacé ma popote par une boîte de conserve (plus haut, pouvant mettre du fil de fer...) et j'ai été étonné pas son efficacité .

En revanche je ne sais pas en quel acier elle est faite (peu être en acier carbone puisse que si on l'essuie pas, elle rouille).

a+

[Kilbith]

Salut Guillaume,
Il suffit de tester avec un aimant (fer/alu ?). Normalement, une boite de conserve c'est très fin...donc c'est plus facile à chauffer...même si c'est moins résistant. De plus, le fond est peut être ondulé et possède un rebord : cela augmente la surface d'échange...c'est le principe du jetboil...

did

[guillaume]

De plus, le fond est peut être ondulé et possède un rebord : cela augmente la surface d'échange...c'est le principe du jetboil...

Exacte.

C'est du fer (je viens de faire le test avec l'aimant).

a+

[Kilbith]

Au passage,

Si tu avais une grosse popote scout en alu (genre 2l) auparavant et que tu t'en servais pour faire chauffer une petite quantité de nourriture (ou eau). Dans ce cas, il me semble que les propriétés de conductions de l'aluminium se retournent contre lui.
Les bords de la popote, largement à l'air libre, sont de magnifiques dissipateurs de chaleur...Piètre rendement.

Comme quoi...c'est pas simple 

did

[Baptiste]

Pour info, les boîtes de conserve sont en acier étamé...

[kikou92]

Pour info, les boîtes de conserve sont en acier étamé...

Bonsoir,

Existe-t-il un risque pour la santé de réchauffer une boite de conserve (ouverte) en la posant directement sur un feu ?

A part celui de se brûler en la récupérant ensuite...

Par extension, une boite de conserve peut-elle être réutilisée comme popote, quart...

merci
Alexis

[guillaume]

Bonsoir,

Existe-t-il un risque pour la santé de réchauffer une boite de conserve (ouverte) en la posant directement sur un feu ?

A part celui de se brûler en la récupérant ensuite...

Par extension, une boite de conserve peut-elle être réutilisée comme popote, quart...

merci
Alexis

La boîte non, le vernis à l'intérieur oui. Bien crmer la boîte avant de l'utiliser.

a+

[kikou92]

La boîte non, le vernis à l'intérieur oui. Bien crmer la boîte avant de l'utiliser.
a+

merci Guillaume 
Ok, donc, pour la première fois lorsque l'on vient de l'ouvrir, mieux vaut la tenir bien au dessus, dans la chaleur du feu...

A+
Alexis

[guillaume]

merci Guillaume 
Ok, donc, pour la première fois lorsque l'on vient de l'ouvrir, mieux vaut la tenir bien au dessus, dans la chaleur du feu...

A+
Alexis

Ou transférer la bouffe dans une gamelle. Mais j'avoue que je ne me suis jamais embêter comme ça, c'était direct sur le feu .

a+

[ipphy]

Je laisse à nos jeunes élèves ingénieurs (ou MUL zélotes) le soin de mesurer les différences de poids de la même gamelle chez MSR et de calculer le temps pour faire bouillir un litre d'eau. Simultanément, ils mesurent la consommation de gaz (il suffit de peser la cartouche, il faut utiliser à chaque fois des cartouches différentes sinon comme la pression baisse dans la cartouche cela peut influencer l'efficacité du brûleur). Avec ces résultats, ils nous tracent une courbe qui indiquera à partir de combien de temps c'est plus efficient d'utiliser tel ou tel contenant... 

J'ai fait un petit test.

J'ai comparé la bouilloire MSR (titane) à la Primus (alu anodisé), en faisant bouillir 600 mL d'eau avec un P3RS. Ces 2 bouilloires sont pourvues d'un couvercle.

Comme maître Kilbith l'avait prévu, l'alu est plus performant.

• La bouilloire MSR, en 9min 30s (fin de la chauffe) ne fait pas bouillir l'eau, elle frémit juste.
• La bouilloire Primus, en 7min 45s fait bouillir l'eau (gros bouillon)

Poids (avec couvercle):

• Primus: 220 g pour 1 L
• MSR: 118 g pour 0,85 L

L'alu est donc vraiment plus performant que le titane. Donc, je suis moyennement content de mon cadeau de noël (MSR)...
Le gain de carburant est peu visible avec réchaud à alcool dont on ne peut pas contrôler la combustion (le P3RS fonctionne généralement pendant 8 à 10 min). Toutefois, je pourrai essayer de mesurer la quantité d'alcool nécessaire pour 7 min pour optimiser la consommation d'alcool avec une popote en alu.
Je vais test a nouveau tout ça sur le terrain avec (froid, vent), et je verrai si l'alu est toujours aussi bon :')

J'ai lu que l'alu des popotes et autres ustensiles de cuisine n'était pas forcément responsables des maladies neuro dégénératives.

Source

Qu'en est-il des casseroles et des poêlons ?

Il serait difficile de réduire de façon significative l'exposition à l'aluminium simplement en évitant l'aluminium dans les casseroles et poêlons, le papier d'aluminium, les cannettes de boissons gazeuses et autres produits. Même si l'aluminium était clairement établi comme un facteur de la maladie d'Alzheimer, ces méthodes d'exposition à l'aluminium ne contribuent qu'un très petit pourcentage de l'aluminium ingéré par une personne type.

EDIT: Les MULs, ne vous flinguez pas, j'ai fait un autre test à la page suivante. Avec peu d'eau (300 mL) il y a très peu de différences. Le titane reste valable pour une personne seule  :')

[ipphy]

Puisque l'épaisseur de ta gamelle sera plus épaisse, si tu utilises de l'alu par rapport à l'inox...le gain de poids sera plus faible. De même, l'épaisseur supérieure de l'aluminium lui fera perdre son avantage théorique en conductibilité...pas simple 

Dans mon test, la popote en titane est très fine, je peux la déformer avec ma main (elle devient un peu ovale). Impossible de faire pareil avec la popote en alu qui doit être 2 fois plus épaisse.

[Criss Kenton]

Merci pour la validation expérimentale 

Criss Kenton, qui a l'esprit scientifique depuis 1983

[ipphy]

Merci pour la validation expérimentale 

Criss Kenton, qui a l'esprit scientifique depuis 1983

Idéalement, il faudrait tester les popotes sur un réchaud à gaz, comme le disait Kilbith.
On prend 2 bouteilles de gaz neuves, une pour chaque popote.
On fait 10 chauffes jusqu'à ébullition pour chaque popote + chrono du temps d'ébullition.
On pèse ensuite le poids des bouteilles de gaz et calcule combien de gaz a été utilisé.
On trace un graphique

Là je suis moins motivé! Je ne suis pas un matheux...

Par contre, un tel test qui démontrerait la boulimie d'hydrocarbures du titane, causerait une vague de suicides chez les MULs  T'imagines, vendre un rein pour se payer une popote en titane à plus de 50€ pour payer encore plus de bouteilles de gaz...y a de quoi se flinguer (avec des balles en titane bien sûr) 

[Criss Kenton]

D'accord alors si on part dans la rigeur scientifique il faudrait reproduire exactement les mêmes conditions expérimentales pour les deux types de popotes: pression, température, hygrométrie du milieu ambiant, contenants de caractéristiques égales (mêmes cotations), etc., etc. 

Et puis avant tout ça il aurait fallu faire toute la partie théorique avec les calculs qui vont bien, voir les simulations, etc. 

Moi je veux bien faire le chercheur pour vous, mais avant de commencer les tests, il faut que je fasse une recherche de subvensions 

Non, mais dans notre cas on a pas besoin d'une telle rigueur. L'interêt était de savoir si avec nos moyens de chauffage habituels (et là le P3RS est un bon candidat) et pour une popotte de capacité équivalente, l'alu conduisait mieux et diffusait mieux que le titane. Et pour ça ton test est suffisant!

De toute façon dans l'idéal il aurait fallu tester pour la même épaisseur de titane et d'alu, ce qui ne nous interesse pas car avec une épaisseur équivalente le gain de poids du titane ne serait AMHA pas avantageux.

Par contre, un tel test qui démontrerait la boulimie d'hydrocarbures du titane, causerait une vague de suicides chez les MULs  T'imagines, vendre un rein pour se payer une popote en titane à plus de 50€ pour payer encore plus de bouteilles de gaz...y a de quoi se flinguer (avec des balles en titane bien sûr) 

Pour les cartouches de gaz, il reste l'autre rein 
Etre MUL c'est de la survie aussi 

Criss Kenton, relou depuis 1983

[Kilbith]

Bravo Ipphy et merci !  

C'est bien intéressant ton expérience:

* Je n'utilise pas le P3RS, mais pouvoir utiliser une seule charge d'alcool popur faire bouillir de l'eau c'est un avantage énorme...sinon tu dois recharger le truc et pendant ce temps l'eau réchauffé se met à refroidir...et tu dois recommencer  
Moins génant avec un bruleur à gaz....

* La bouilloire MSR a surtout l'avantage d'avoir "pile poil" le volume d'une cartouche de gaz butane/propane gros modèle. C'est compact dans le sac, d'où sac moins gros, d'où gain de poids....
Comme elle est haute et que la base n'est pas très large, elle n'est pas stable sur le pocket rocket. Danger de renverser de l'eau bouillante d'autant plus que la base est lisse et glissante (cela m'est encore arrivé lors du dernier stage).


Ensemble pocket rocket + catouche Gaz . (image carnet d'aventures) :

* La bouilloire Primus en alu anodisée est bien plus résistante que de l'alu standard. La mienne est plus plate et très large, en plus un peu noire, ce qui optimise les échanges thermiques et elle est plus stable. Du bon matos. En revanche on ne peut pas mettre la cartouche dedans.....



did,

[kartoffel]

* La bouilloire Primus en alu anodisée est bien plus résistante que de l'alu standard. La mienne est plus plate et très large, en plus un peu noire, ce qui optimise les échanges thermiques et elle est plus stable. Du bon matos. En revanche on ne peut pas la cartouche dedans.....

Scuse moi Didou, mais si tu ne peux pas mettre de cartouche de gaz dedans tu peux toujours y mettre autre chose, surtout des objets qui n'aiment pas être écrasés. Pareil dans les quarts qui aiment les Nalgene, et ce genre de trucs. Bref ça me fait toujours bien marrer moi quand je vois quelqu'un qui paye un objet trois fois son prix pour la seule raison qu'il s'emboîte bien avec un autre bidule qu'il possède.

[ipphy]

* Je n'utilise pas le P3RS, mais pouvoir utiliser une seule charge d'alcool popur faire bouillir de l'eau c'est un avantage énorme...sinon tu dois recharger le truc et pendant ce temps l'eau réchauffé se met à refroidir...et tu dois recommencer 

Oui, c'est pas pratique.
Mais bon, 600 mL d'eau c'est beaucoup pour une personne seule, généralement je bois 300 ou 400 mL (soupe, ramens, 2 cafés). Je vais faire de nouvelles mesures.

* La bouilloire Primus en alu anodisée est bien plus résistante que de l'alu standard. La mienne est plus plate et très large, en plus un peu noire, ce qui optimise les échanges thermiques et elle est plus stable. Du bon matos. En revanche on ne peut pas la cartouche dedans.....

J'ai pas de grosse cartouche, par contre le diamètre de la Primus (11 cm) est très proche de celui de la MSR (11,4 cm). Et puis il existe d'autres popotes en alu certainement mieux adaptées.

Brunton cookset alu

[ipphy]

Nouveaux tests (oui, je m'ennuie ce soir  )

Ce soir mesdames et messieurs, vous allez assister à la revanche, MSR vs Primus : Fight for weight II!
Ces 2 popotes de bonnes volonté, douées de 2 styles pugilistiques opposés se rencontrent à nouveau ce soir. Dans le coin bleu, dans la catégorie des moins de 120g, je vous présente MSR, qui après sa défaite humiliante a envie de montrer ses vraies capacités. Dans le coin rouge, je vous présente Primus, dans la catégorie des moins de 220 g. Gonflé à bloc par sa précédente victoire par KO au 1er round sur MSR, il devra se soir tout faire pour conserver son titre!
Maintenant place au combat et aux froissements de tôle!
Fight!

 

Sérieusement, j'ai fait d'autres tests.

300 mL d'eau + couvercle + P3RS

Typiquement le volume d'eau consommé par une personne (ramens, mug de café, petite soupe)

• MSR (titane): l'eau bout franchement en à peine 5 min
• Primus (alu anodisé): l'eau bout franchement en 4 min 45 sec

C'est très serré!
Il faut donc relativiser les performances de ces 2 matériaux. J'imagine que la popote a une inertie thermique, et qu'il lui faut de toute façon quelques minutes pour être totalement chaude et prête pour l'ébullition. Pour une personne seule, faisant chauffer peu d'eau, le titane reste intéressant.

Et puis arrêtons de raisonner de manière binaire (bon / mauvais). Je pense que le titane est complémentaire de l'alu. Une bouilloire MSR de 118 g, qui chauffe moins vite mais garde mieux la chaleur, peut servir d'assiette et de tasse. Tandis qu'une bouilloire en alu (Primus Litech) de 150 g sert à faire bouillir l'eau et les pâtes! Le tout pour moins de 300 g , c'est pas beautiful ? (Ceci est surtout valable pour de longs voyages, pas pour la rando de l'après midi :') )

[Criss Kenton]

[Smiley du prête excorciste agitant l'encensoir] "Don King sort de la panse à Ipphy!!!!" 

Très interessant, à confirmer par d'autres test!
Donc apparement pour une petite quantité d'eau et donc courte durée de chauffe les deux popottes se valent niveau temps d'ébullition? La différence s'accentuant en fonction de la quatité d'eau à chauffer c'est ça?

Si ça se confirme, c'est vrai que pour une seule personne le titane devient interessant...

Après pour ce qui est de la comparaison Alu/Titane, c'est clair que certains ustensiles seront plus efficaces en modèle Alu et d'autres plus en modéle Titane. Et puis il y a l'utilisation que l'on en fait aussi...
Ce serait interessant de trouver des courbes avec les plages d'utilisation des différents matériaux. Exple: pour des popottes de contenance équivalente et le même réchaud, une courbe avec en abscisse la quantité de liquide et en ordonné le temps d'ébullition. Les Anglosaxons on surement du faire des études dans le genre  :tongue:

En tout cas Ipphy 

Criss Kenton, qui aime poapotter depuis 1983

[ipphy]

[Smiley du prête excorciste agitant l'encensoir] "Don King sort de la panse à Ipphy!!!!" 

Non, c'est pas lui, c'est plutôt (au choix): le Charles Lecour, Théophile Gauthier, Alexandre Dumas ou le Comte Baruzzi 

Très interessant, à confirmer par d'autres test!

Oui, testez vos popotes!
Quid de l'inox?

Si ça se confirme, c'est vrai que pour une seule personne le titane devient interessant...

A condition de faire bouillir peu d'eau. Je ne sais pas ce que ça donne avec des pâtes normales ou du quinoa...

Ce serait interessant de trouver des courbes avec les plages d'utilisation des différents matériaux.

Ouais!

[Criss Kenton]

A condition de faire bouillir peu d'eau. Je ne sais pas ce que ça donne avec des pâtes normales

Oui l'équivalent d'un mug environ. Ca suffit pour des nouilles chinoises ou de la semoule de blé par exemple 

Non, c'est pas lui, c'est plutôt (au choix): le Charles Lecour, Théophile Gauthier, Alexandre Dumas ou le Comte Baruzzi 

Hum un cas d'école... Interessant Interessant... [Bruit d'une porte qui s'ouvre]  "MARISE APPORTEZ MOI MA SOUTANE S'IL VOUS PLAIT! ET PREPAREZ MOI UN PLAT DE PÂTES CA PEUT ETRE LONG!" 

Criss Kenton, possédé par l'esprit d'Ed Wood depuis 1983