[Matériaux] Conductibilité thermique: Titane vs Alu

Archimboldi · 26-02-2018 15:16:08

Salut

+1 a tout ce qu'a dit Vegas : avec de l'esbit, tu ne feras fondre que de toutes petites quantités, ce n'est vraiment pas adapté.

De même pour la taille de la popote : le but du jeu quand on fait fondre de la neige, c'est de n'avoir que de l'eau liquide dedans, suffisamment chaude pour que la neige que l'on ajoute y fonde instantanément. Tu te vois faire chauffer 20 cl d'eau, ajouter un peu de neige, vider 10cl de l'eau obtenue dans ta gourde, faire chauffer ce qui reste, recommencer ? Tu vas mettre une éternité à fondre quelques litres.
En hiver, si l'on compte obtenir son eau principalement par la fonte de neige, il faut une popote de plus d'1L (certains recommandent 2L). En dessous, on augmente considérablement le nombre de manipulations, le temps passé à fondre, la consommation de carburant.
Un réchaud puissant est aussi bien agréable. Ou un feu.

Un autre point à noter pour t'aider à choisir, c'est que lorsque les températures descendent franchement, la peau à tendance à coller sur l'aluminium. Pas sur le titane (en général).

Je suis en train de faire quelques tests de chauffe entre une bouilloire en alu et une popote en titane de contenances et diamètres à peu près équivalentes. Pour le moment (2 essais en intérieur, je passerai à l'extérieur demain), pas de différence, à quelques secondes près j'obtiens les mêmes résultats.

Dernière modification par Archimboldi (26-02-2018 15:16:36)

Vegas · 26-02-2018 16:31:21

Re

Cotagne a écrit :

Pour ce qui est de l'Esbit, certains systèmes ont un rendement suffisant pour bouillir de l'eau. Mais peut être que la dépense calorique pour faire fondre de la neige est plus importante, je vais poser la question sur le fil dédié : https://www.randonner-leger.org/forum/v … p?id=22415

Le rendement est un paramètre mais ce n'est pas le seul. Un exemple un peu capilotracté pour illustrer : On souhaite amener 1/2 litre d'eau de 4°C à ébullition: Prend un bougie chauffe plat dans un environnement frais (disons autour du 0°C). Avec un rendement imaginaire même de 100% et une popote "normale", jamais tu n'arriveras à ébullition.

En effet, la variation de température est le résultat de la différence entre l'apport de chaleur (flux) de la chauffe et la dissipation de chaleur de la popote vers l’environnement. Une popote "normale" va dissiper d'autant plus qu'elle présente une grande surface d'échange avec le milieu extérieur. Cette dissipation est proportionnelle à l'écart de température avec l’environnement. Dit autrement, plus sa température (et celle de son contenu) va augmenter, plus la dissipation sera importante. Et donc avec une puissance de chauffe donnée, la vitesse de l'élévation de température sera plus lente, jusqu'à devenir nulle si cette puissance est trop faible.

De mémoire il me semble que ChP avait écrit un programme de calcul de puissance de réchaud... Je te laisse chercher

Cordialement, V

kodiak · 26-02-2018 16:51:52

https://www.randonner-leger.org/forum/v … 99#p233499

Cotagne · 26-02-2018 17:42:31

Merci de votre aide

Ok pour le volume de la gamelle, je partirai sur quelque chose d'un peu plus grand qui permettra d'être confortable pour la fonte, et qui conviendra à l'utilisation en duo.

Intéressant tes tests Archimboldi, tiens nous au courant !

antoinepierre · 26-02-2018 19:35:55

Cotagne a écrit :

...Donc je pense utiliser un réchaud Esbit ...

Tu devrais préciser le type de réchaud Esbit que tu comptes utiliser : pastilles d'alcool solide ou réchaud à alcool liquide type Trangia ?

Cotagne · 26-02-2018 20:16:31

A la base je pensais partir sur un réchaud à pastilles Esbit, cf la discussion dédiée citée plus haut. Mais au vu des doutes émis, et après réflexion, peut-être qu'un système un peu plus adaptable serait raisonnable.
Les systèmes Traildesigns ont l'air particulièrement intéressants pour leur polyvalence et leur optimisation, le Ti-tri notamment, qui accepte bois, alcool et pastilles Esbit. Bon le prix est en conséquence !
On s'éloigne un peu du sujet original du topic désolé...

Archimboldi · 17-05-2018 16:35:08

Archimboldi a écrit :

Je suis en train de faire quelques tests de chauffe entre une bouilloire en alu et une popote en titane de contenances et diamètres à peu près équivalentes. Pour le moment (2 essais en intérieur, je passerai à l'extérieur demain), pas de différence, à quelques secondes près j'obtiens les mêmes résultats.

Salut

Je reviens sur cette affirmation après quelques mois et des tests supplémentaires. Ce retour pourrait aussi se trouver dans le fil popote ou boulloire, puisque je compare une bouilloire en alu avec une popote en titane.
Si je dois avancer une conclusion, ce serait que pour faire bouillir un litre d'eau à l'abri du vent, le contenant en alu va toujours plus vite que celui en titane, et la différence est d'autant plus grande que la puissance de chauffe est élevée.

A gauche, une bouilloire en alu de marque Yellowstone, présentée ici. Pesée à 174gr, 15cm de diamètre. Volume annoncé à 1.4L, environ 1.2 de capacité utile.
A droite, la popote Toaks 1350 (site officiel), 150gr, 14.5cm de diamètre. Annoncée à 1L 350, environ 1L 100 de capacité utile (et encore...).
Deux ustensiles relativement similaires hormis leur matériaux, donc. J'ai bien sûr toujours mis les couvercles.

Tests effectués sur une gazinière de cuisine. J'ai posé l'une, puis l'autre, en laissant bien refroidir entre chaque essai et en alternant laquelle je posais en premier. 6 tests chronométrés. Température ambiante plutôt froide, je suis dans une maison non chauffée, il faisait entre 3 et 5° dans la cuisine au moment des tests fin février.

Sur feu moyen, la bouilloire en alu arrive à franche ébullition en moyenne en 11 min 03, et la popote en titane en 12 min 19.
Sur feu max, la bouilloire en alu est à franche ébullition en moyenne en 8 min 17, la popote titane en 9 min 54.

Puis j'ai fait deux tests, en extérieur sans vent. J'ai utilisé le Optimus Vega cartouche retournée, soit 3700W annoncés. Température ambiante de 15°

Test 1
5 min 18 pour la popote titane, 4 min 25 pour la bouilloire alu

Test 2
5min 35 pour la popote titane, 4 min 26 pour la bouilloire alu.

A chacun d'en tirer ses conclusions en fonction de sa pratique.
Les tests ne sont bien entendu qu'indicatifs, je n'ai pas compté combien de fois je relevais le couvercle pour vérifier si l'on approchait de l'ébullition, ni toujours déclenché le chronomètre pile à la bonne seconde.
Si par hasard quelqu'un a fait le même type de comparaison par températures franchement négatives, je serais très curieux d'avoir les résultats.

edit : comme ce que je dis ici contredis le message que je cite, je me permets d'expliquer d'où venais l'erreur que je faisais : la gazinière est située dans une alcôve où la température augmente très rapidement. De plus, j'enchainais bouilloire alu=>popote titane sans laisser refroidir la gazinière. D'où des résultats faussés, alors j'ai tout recommencé.

Dernière modification par Archimboldi (17-05-2018 16:48:12)

nomadecueilleur · 17-05-2018 20:22:24

Perso, je vois pas l'utilité de ce fil... Y'a des indices de conductivité thermiques pour les métaux.
Dans le tableau de milieu de page, on voit que l'alu est 12 fois plus conducteur que le titane.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conductiv … _thermique

D'ailleurs, l'alu est utilisé en conducteur dans les câbles, pas le titane. J'ai pas lu le fil entier (et je le ferai pas), par contre je vois vraiment pas comment ce fil en est arrivé là... ?

oli_v_ier · 17-05-2018 21:40:06

nomadecueilleur a écrit :

Perso, je vois pas l'utilité de ce fil... Y'a des indices de conductivité thermiques pour les métaux.
Dans le tableau de milieu de page, on voit que l'alu est 12 fois plus conducteur que le titane.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conductiv … _thermique

On ne peut pas conclure à partir de ces simples données basiques.
- La conductivité dépend du matériau mais aussi de son épaisseur. Une tôle de titane peut être plus conductrice qu'une tôle d'alu. Dans le cas des popotes, le titane étant beaucoup plus résistant que l'alu, on peut fabriquer des popotes en titane avec de la tôle plus fine.
- Lors de la chauffe, on a besoin d'une bonne conductivité thermique sur le fond de la popote, mais moins sur les côtés, voir on préférera limiter les pertes d'énergie à ce niveau là.
- Même si on prédit que l'eau chauffera plus vite dans la popote en alu, c'est intéressant de savoir "de combien". Le but pour certains n'étant pas forcément d'avoir une chauffe plus rapide, mais d'avoir l'ensemble de cuisine le plus léger. Si le gain de temps de chauffe ne compense pas le surpoids éventuel de l'alu, alors on peut préférer choisir la solution ou la chauffe est (un peu) plus lente. Sans même parler de la durabilité et de l'aspect sanitaire sur lequel ont un peu dévié les échanges ci-dessus.

nomadecueilleur a écrit :

D'ailleurs, l'alu est utilisé en conducteur dans les câbles, pas le titane.

Tu ne confondrais pas conductivité thermique et conductivité électrique ?

nomadecueilleur a écrit :

J'ai pas lu le fil entier (et je le ferai pas), par contre je vois vraiment pas comment ce fil en est arrivé là... ?

C'est cohérent.

nomadecueilleur · 17-05-2018 23:02:50

oli_v_ier a écrit :

On ne peut pas conclure à partir de ces simples données basiques.
- La conductivité dépend du matériau mais aussi de son épaisseur.

Ben si d’autres paramètres sont pris en compte, le titre du fil n’est pas adapté. Cela ne m'a pas attiré pour le lire. Car la conductibilité d’un matériau est une propriété intrinsèque et fixe, ce n’est pas son épaisseur qui va la changer.

oli_v_ier a écrit :

Tu ne confondrais pas conductivité thermique et conductivité électrique ?

C’est lié. Pour avoir appris quels étaient les matériaux conducteurs et isolants pendant l’enfance, j’ai remarqué par la suite que les meilleurs conducteurs étaient aussi plus « froids » l’hiver.

Et il y a des années, j’ai vu que des thermiciens avaient fait des liens entre les lois thermiques et électriques, qu’on retrouve par ex. en cherchant ; le mot « analogie » dans cette page. La conductibilité est représentée et calculée comme une résistance électrique.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conduction_thermique

Idem pour l’analogie de la « capacité » thermique et électrique, même la loi d’ohm. Des chercheurs avait modéliser les murs d’une maison en un schéma électrique.

Dernière modification par nomadecueilleur (17-05-2018 23:03:27)

oli_v_ier · 17-05-2018 23:26:56

Tu es parti trop loin et dans la mauvaise direction à mon avis (le verre est bon conducteur thermique et isolant électrique). Tu pouvais juste dire "Ah oui j'ai confondu", c'est pas grave.

Effectivement le titre ne reflète pas l'ensemble du contenu de la discussion, pour autant je trouve qu'elle est utile à la pratique de la randonnée légère, en tout cas bien plus que les digressions de ton message précédent.

On recentre sur l'intérêt comparé des popotes en alu vs en titane ?

tolliv · 17-05-2018 23:38:47

Merci Archimboldi pour ces résultats très intéressants car même si le titane est 12 fois moins conducteur que l'aluminium, il ne faut pas 12 fois plus de temps pour la chauffe !
Dans tes tests, j'aurais bien aimé que tu regardes la température disons 5 mn après. Car le contenu de la popote titane devrait se refroidir moins vite non ?

XavN · 18-05-2018 09:18:18

Très intéressant, merci

Ça fait une différence de près de 20% dans la durée de chauffe, c'est pas vraiment négligeable...

Redfish · 18-05-2018 10:25:04

Un test avec vent serait aussi précieux (enfin la popote au vent, pas la zone de "brulage").
Le titane devrait fortement diminuer la perte de calories au niveau des bords de la popote.

nomadecueilleur · 18-05-2018 18:10:02

oli_v_ier a écrit :

Tu es parti trop loin et dans la mauvaise direction à mon avis (le verre est bon conducteur thermique et isolant électrique). Tu pouvais juste dire "Ah oui j'ai confondu", c'est pas grave.

Conductivité thermique alu : 210, verre 1,7. Le verre est un bon isolant thermique. Il ne le semble pas car il a un fort polissage et il est souvent plus fin que les autres matériaux.

Je voulais restreindre aux métaux, or l’analogie thermique-électronique n’est pas qu’une « ressemblances », c’est un vrai lien validé en physique.

Autre ex. l’épaisseur d’un mur (comme d’une popote) était représenté par un dessin de condensateur car de mémoire, cela représentait une « capacité calorifique ». C’est à dire que la chaleur met plus ou moins de temps à atteindre l’autre côté de la paroi.

oli_v_ier a écrit :

Effectivement le titre ne reflète pas l'ensemble du contenu de la discussion, pour autant je trouve qu'elle est utile à la pratique de la randonnée légère, en tout cas bien plus que les digressions de ton message précédent.

J’aurais préféré que quelqu’un d’autre tire la conclusion que ce rapport x12 clôt définitivement le sujet, même plus général du rendement alu vs titane.

L’alu semble aussi plus léger que le titane, et vu les masses « minimalistes » des popotes de rando (légère) qui nous occupent, cet écart de x12 ne pourra pas se rattraper à une telle échelle. Même pas par l’épaisseur.

Le match des métaux alu-titane ne se joue pas sur le rendement.

L’alu est plus léger, plus conducteur (meilleur rendement donc), par contre plus cabossable et (a priori) s’oxyde davantage. Il fait aussi débat sanitaire car au contact d’acides ; légumes, citron, épices, des particules d’alu se détacheraient ?

Le titane est plus rigide, plus solide, s’oxyderait moins et pourrait être plus sain, par contre rendement moins bon et a priori moins léger.

oli_v_ier · 18-05-2018 18:42:43

nomadecueilleur a écrit :

Conductivité thermique alu : 210, verre 1,7. Le verre est un bon isolant thermique. Il ne le semble pas car il a un fort polissage et il est souvent plus fin que les autres matériaux.

Tout est relatif, mais effectivement sa conductivité thermique est plus faible que je pensais. D'autre matériaux (diamant, l'alumine, etc) montrent que résistance thermique et électrique ne sont pas toujours liés.

TITY-ÊRO · 18-05-2018 19:49:35

Redfish a écrit :

Un test avec vent serait aussi précieux (enfin la popote au vent, pas la zone de "brulage").
Le titane devrait fortement diminuer la perte de calories au niveau des bords de la popote.

Pour le coup, je ne vois pas l'intérêt du test au vent, ou plutôt, je pense que lorsqu'on en est a choisir la matière de sa popote en fonction de sa conductivité c'est qu'on a un système optimisé c.a.d un vrai pare vent qui remonte jusqu'en haut de la popote.
Pour 14g j'ai presque divisé par 2 ma conso de gaz, et la température de l'air au niveau du haut de la popote est à un peu plus de 100°C donc les seules pertes possibles sont par le couvercle, qui n'a donc plus de rapport avec le matériau de la popote.

Partant de là, je pense que cette question est d'autant plus importante que la puissance du réchaud est faible, notamment avec un réchaud à alcool ou esbit. Je ne vois pas l'intérêt de galérer a optimiser un système pour réussir à utiliser un réchaud UL en toutes conditions si c'est pour y coller dessus une popote "isolante" à part réchauffer l'air extérieur.

Donc pour moi l'alu sera toujours meilleur pour chauffer l'eau.
Mais bien-sûr il y a plein d'autres paramètres pour dicter le choix (poids, santé, confort, etc...)

@nomadecueilleur :

Je ne sais pas si conductivité thermique et électrique sont liées (la valeur) mais a certains moment tu confonds "les valeurs sont liées entre elles" avec "les méthodes de calcul et les fonctionnements sont similaires" parce que ce deuxième point est valable pour énormément de choses (mécanique, électronique, méca fluide, etc...) et pour autant chacune de ces caractéristiques matériaux sont bien différentes entre elles.

Quand à "l'alu est plus léger mais le titane plus solide", vu qu'on parle de popotes "équivalentes", ça veut dire de même résistance. Donc comme l'a dit Olivier, pour une même résistance la popote titane sera plus fine et donc potentiellement plus légère.

Bref, moi j'ai choisi depuis longtemps pour mon usage (en duo, avec chacun sont bol pour manger donc la popote ne sert qu'a chauffer/cuire), c'est l'alu qui gagne pour le gain d'autonomie en gaz (3L/j pendant 8j avec quelques cuissons).

A+
Cyril

nomadecueilleur · 18-05-2018 20:32:37

TITY-ÊRO a écrit :

Je ne sais pas si conductivité thermique et électrique sont liées (la valeur) mais a certains moment tu confonds "les valeurs sont liées entre elles" avec "les méthodes de calcul et les fonctionnements sont similaires"

Effectivement, le lien thermique et électrique, c'est d'abord du ressenti, puis j'avais vu que c'était quand même très généralement lié dans les tables. La majorité des matériaux suivent ce lien, ce qui permet de rarement se tromper en s'y fiant, surtout pour le métal. Du coup, depuis le temps, je supposais que cette analogie de fonctionnement pouvait avoir abouti à une généralisation, même en reclassifiant les exceptions (comme les cristaux aux propriétés électroniques assez spécifiques). J'ai été un peu trop rapide en besogne (mais cela, il n'y a que ma petite amie qui a le droit de le dire... et encore). Donc, pas de raison d'affirmer un tel lien.

Ajout ; en faisant une recherche rapide sur le net, je suis tombé là dessus, qui laisse entendre qu'il y aurait un lien pour les métaux. (Pas lu en détails toutefois).
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