je suis sincèrement désolé je n'ai pas lu assez attentivement les règles ...toutes mes excuses !

Certains modèles de voiture utilisent le dihydrogène H2 comme carburant .Son stockage ds les réservoirs à l'état liquide à très basse température est l'une des solutions retenues par les constructeurs.

"La pression de service maximale des systèmes de stockage de H2(l) est de 5 bar .L'isolation du réservoir doit répondre à des contraintes élevées car la température de l'hydrogène liquide en équilibre avec sa vapeur à cette pression (*) est de l'ordre de -250°C .D'une capacité de 120L , le réservoir contient environ 8 kg de H₂(l) , ce qui correspond à 32 L d'essence.

La structure du réservoir est constituée d'une enveloppe interne et d'une coque extérieure réalisée en tôle d'acier spécial de 2 mm résistant aux basses températures .Afin d'obtenir un haut degrés d'isolation , un espace de super-isolation de 30 mm  d'épaisseur (l'équivalent de 3.5 m de polystyrène ) sépare les deux enveloppes. Il règne un
vide poussé ( à 10^-6 mbar une fois conditionné au froid ) dans cet espace , délimité par 70 couches de feuilles d'aluminium alternées avec un molleton de fibres de verre "

D'aprés les clefs du CEA 2004/2005

* : pression d'équilibre entre le dihydrogène liquide et sa vapeur : à -253°C : 1.0 bar ; à -240°C: 13.0 bar ; 1bar =10⁵Pa


1) Quel est le sens du transfert thermique entre l'hydrogène du réservoir et l'extérieur ?
2) Quels seraient les effets d'un transfert thermique important sur l'hydrogène dans le réservoir ?
3) Pourquoi fait-on le "vide" entre les deux enveloppes ?
4) Quel est le rôle des feuilles d'aluminium ? des molletons de fibres de verre ?
5) Dans les conditions du réservoir , la masse volumique de H₂ (l) est de 70,9 kg.m^-3.Quel est le volume de l'hydrogène liquide dans le réservoir ? Comparer au volume d'essence .Par quoi le reste du réservoir est-il occupé ?

j ai vraiment besoin d'aide pour cet exercice ! merci d'avance

Bonjour,

Question 1
Quand un corps chaud est en présence d'un corps froid, dans quel sens se fait le transfert thermique ? Conclusion ?

Question 2
Considère avec attention les informations données dans la note (*)

Question 3
Les transferts thermiques s'opèrent selon trois mécanismes. Lesquels ? Quels sont les mécanismes empêchés ou freinés par le vide ?

Question 4
Parmi les mécanismes identifiés à la question 3, quel est celui qui est visé par l'introduction de feuilles d'aluminium ? Pourquoi faut-il séparer ces feuilles d'aluminium par des molletons ? Pourquoi avoir choisi de la fibre de verre pour ces molletons ?

4 très bonnes questions ; de la "vraie" physique, celle qui demande de réfléchir ; aucune "formule"...

merci infiniment pour cet éclairage ! lequel m'a permis de construire les réponses suivantes :

1) Un transfert thermique s'effectue du système dont la température est la plus élevée vers le système dont la température est la plus basse , du chaud vers le froid . Ainsi le sens du transfert s'effectue de l'extérieur vers le dihydrogène ?

2) Je ne comprend pas le sens de la question ...

3)Les transferts thermiques s'opèrent selon 3 modes de fonctionnement , la conduction thermique qui est provoquée par la différence de température entre deux régions en contact ; il y'a la convection c'est un transfert d'énergie avec des mouvements de molécule dans un fluide et puis le rayonnement c'est un transfert qui se fait par rayonnement électromagnétique , comme les rayons infrarouges il me semble ...celui-ci n'est pas freiné par le vide (rayonnement du soleil dans l'espace ) au contraire des deux autres mécanismes qui sont empêchés par le vide ..mais ce "vide" concrètement quel est son utilité ?

4)L'aluminium est fréquemment utilisé car il présente moins de sensibilité à la fragilisation par l'hydrogène. Ces fibres de verre  permettent de travailler dans des pressions beaucoup plus élevées tout en réduisant la masse et
en évitant les risques d' explosions malgré  des agressions externes sévères .

Beaucoup de bonnes choses.

1) oui ! toujours du chaud vers le froid.

2) ceci suit immédiatement la question 1. S'il y a transfert thermique le dihydrogène liquide va être échauffé. Quelle en sera la conséquence, éventuellement très vite dangereuse ?

3) parfait ; le vide va donc complètement empêcher les transferts par convection. Tu as raison de dire qu'il ne peut pas empêcher les transferts par rayonnement. Mais on a prévu quelque chose pour arrêter le rayonnement direct ; quoi ?

4) selon moi les fibres de verre permettront aux feuilles d'aluminium de rester séparées. D'autre part la fibre de verre est un assez mauvais conducteur de la chaleur ; donc la présence de cette fibre de verre ne conduira pas à d'importants échanges par conduction

Résumé :
. la convection : empêchée par le vide
. la conduction : peu importante grâce à la fibre de verre
. le rayonnement : plus ou moins bloqué par ... ?

mercii encore..

2) ouii c vrai que l'hydrogène gazeux   est explosif et  inflammable.

Un des points négatifs de la pile à combustible c'est d'ailleurs la  chaleur qu'elle produit. Il va falloir que les industriels trouvent un moyen pour l'utiliser ou l'évacuer...

4) Je sais que le métal peut bloquer le rayonnement thermique du corps au contraire du plastique par exemple  ...??

2) si le dihydrogène liquide s'échauffe, que va devenir la pression ? Regarde la note (*)

4) le papier d'aluminium, tu en as des rouleaux dans ta cuisine. C'est un miroir qui renvoie le rayonnement et n'en conserve que très peu (qui l'échauffe). Donc voilà la troisième manière de diminuer les transferts thermiques : l'aluminium poli qui arrête assez bien le rayonnement.

2) ouii cela m'avais échappé effectivement ...la pression augmente vite  il y'a donc ...des risques d'explosions ...?

J'ai juste une dernière question j'ai fait le calcul pour la 5) je trouve 0.112m^-3 pour le volume de H₂est-ce logique ?  

Nous voici d'accord pour la réponse à la question 2
__________

Question 5 : oui, 0,112 m³

. Cela fait combien de litres ?
. Quelle comparaison avec le volume d'un réservoir d'essence d'une voiture ordinaire ?
. Par quoi est occupé le reste du volume du réservoir ?

mercii

5) Cela fait 112 litres d'hydrogène c'est 3.5 fois plus que l'essence dont le volume est de 32 litres.Le réservoir à une capacité de 120 litres , donc 120-112=8
les 8 litres sont occupés par de du dioxygène ??? mais je ne suis pas sur ...

Oh là là... le mélange explosif !

Non, l'espace au-dessus du dihydrogène liquide est occupé par de la vapeur de dihydrogène
relis l'énoncé :

ahh oui ...

Je vous remercie pour le temps accordé ainsi que l'aide apportée , aide qui m'est très précieuse ! merci encore ...

Je t'en prie.
A une prochaine fois !