Monday, March 12, 2007

Le refroidissement des théières

Un lecteur m'a écrit que puisque l'argent conduit le mieux la chaleur, il se refroidira plus vite que les autres matériaux. Dit ainsi, cela semblait logique, même si j'ai plutôt l'impression du contraire. Face à ce doute, je me suis livré à différentes expériences, muni d'un thermomère dans mon salon à 22 degrés Celcius.

1. Première constatation, l'eau bouillante de ma tetsubin est à 93/94 degrés C. J'arrive à la pousser un peu plus haut (96/97 degrés), mais alors elle bout trop fort, fait des bulles trop grosses.

2. Le premier test consiste à voir la température dans des différentes théières non préchauffées une fois l'eau versée:
Théière en argent (190 gr, 18 cl env): 87°C, et 80°C après 5 minutes,
Théière en zhuni (110 gr, 16 cl env): 86°Cet 76°C après 5 minutes,
Zhong en porcelaine (115 gr, 10 cl env): 85°C et 68°C après 5 minutes.
(Le thermomètre est resté dans la théière durant les 5 minutes. Cf photo)

3. Pour le second test, j'ai préchauffé les théière et le zhong au préalable. On obtient:
Théière en argent 89°C et 81°C après 5 minutes,
Théière en zhuni: 88°C et 80°C après 5 minutes,
Zhong en porcelaine: 88°C et 73°C après 5 minutes.
(Mêmes conditions que ci-dessus. Si le couvercle est fermé, on obtient des températures de 1-2 degrés supérieures au bout de 5 minutes avec les théières. Je n'ai pas fait ce test avec le zhong.)

Conclusions:
- La température actuelle de l'eau bouillante dans un appartement à 22°C est plus basse en réalité que dans l'idéal théorique. Elle baisse assez rapidement, même dans une tetsubin en fonte massive.
- L'importance du préchauffage est clairement démontré avec les théières en glaise et en porcelaine. Il n'y a qu'avec l'argent qu'on ne constate pas de grande différence.
- Pour une théière en zhuni préchauffée, on obtient une perte de température semblable, alors qu'elle est plus légère. Cela montre qu'effectivement la glaise d'Yixing garde probablement un peu mieux la chaleur que l'argent. Mais compte tenu du poids, il n'y a pas de différences notables de pertes de chaleur.
- Avec l'argent on obtient des températures plus élevées aux premiers instants décisifs de l'infusion. Si on fait de longues pauses entre ses infusions successives (ce qui fait refroidir théière et porcelaine), la différence de température avec l'argent en sera plus marqué.

7 comments:

Matthieu Weber said...

Les indications en grammes pour les théières indiquent la masse d'eau qu'elles contiennent? Si c'est le cas, l'expérience est faussée, parce que les quantités de chaleur mises en jeu sont différentes pour chaque théières : la chaleur « contenue » dans un matériau donné dépend de sa température et de la quantité de matériau (la masse), et d'une constante appelée chaleur massique, spécifique au matériau. Donc la théière en argent devra évacuer davantage de chaleur pour atteindre une température donnée que la théière en terre ou le gaiwan. Il n'est donc pas surprenant que la théière en argent refroidisse moins vite que les autres. Pour que le test soit plus fiable, il faudrait utiliser la même quantité d'eau dans chacune des trois théières.

florian said...

Bien joué Stéphane, rien ne vaut mieux que l'expérience pour appréhender la physique...
J'avais hésité moi-même à répondre à cette affirmation (à propos de la meilleure conductivité de l'argent), mais mon post s'est très vite mis à ressembler à un cours de thermodynamique peu attrayant... je me suis donc abstenu. Je me suis par contre promis d'emprunter un jour au labo où je travaille (je suis physicien...), un thermomètre pour m'amuser chez moi: tu m'as devancé, bravo! Maitenant puisque le débat est lancé, j'ose poursuivre...

Tu as donc remarqué par toi-même que la conductivité thermique ne fait pas tout, c'est vrai. Un autre paramètre important est ce qu'on appelle la chaleur massique, càd la capacité à emmagasiner de la chaleur. L'argent conduit bien, OK, mais peut emmagasiner relativement peu de chaleur. La terre conduit moins bien, certes, mais une fois que c'est chaud, c'est chaud!
Avec ces deux premiers paramètres, ce qui est important pour déterminer la température, c'est le rapport entre la masse d'eau et la masse de la théière...

Viennent ensuite les pertes une fois l'eau versée. Il y en a principallement deux, par évaporation et par rayonnement. La théière, dont les parois sont humides après le remplissage, va tout d'abord sécher en évaporant l'eau à sa surface! Pour cela il faut bien prendre de l'énergie quelque part, cela fait donc chuter la température (voilà pourquoi on transpire, entre autre...).
Deuxièmement, un corps chaud rayonne, c'est l'effet inverse de la voiture qui chauffe au soleil: une voiture blanche chauffe moins qu'une voiture noire qui absorbe les rayonnements, une théière noire (tetsubin) rayonne plus qu'une théière blanche (disons argent...).
Cette fois-ci, le paramètre critique pour l'échange de chaleur est la surface de la théière...

On voit donc que ça n'est pas forcément si évident que ça à modéliser, d'où la complète utilité d'une expérience.
Si les pointages juste après remplissage et après 5 minutes sont déjà très informatifs, je pense que les courbes de températures au cours du temps peuvent avoir des allures très différentes et une analyse détaillée avec un thermomètre à temps de réponse rapide révélerait bien des surprises... Pour ma part, c'est le genre d'expériences analytiques que je fais quotidiennement au labo... je n'ai pas vraiment l'envie de poursuivre chez moi... Je n'utilise ni balance, ni thermomètre pour l'eau pour favoriser une approche plus intuitive du thé, afin d'obtenir une infusion plus proche de mon humeur... Et dans un sens je dois dire que je suis content que la thermodynamique de nos théières soit suffisament compliquée pour qu'on ne puisse pas réduire la qualité d'une théière à sa conductivité thermique, ou à sa chaleur massique... Le seul vrai instrument à pouvoir juger de la qualité d'une théière, c'est bien le dégustateur!

florian

Stephane said...

Merci Matthieu et Florian pour vos commentaires qui viennent tres justement compléter mes expérience. "Chaleur massique", voilà le concept que je cherchais!

J'ai ajouté les volumes approximatifs de chaque théière afin de donner des ordres de grandeur. Je suis conscient des limites scientifiques du test. Vos idées sont tres pertinentes.

L'idée de prendre la même quantité d'eau, je n'y ai pas pensé. Cela m'intéressait plutot de voir le comportement de ces 2 théières assez proches (et du zhong que j'utilise habituellement). J'ai aussi fait un petit test avec la grande I Li Zhu en duanni et la petite Shi Piao en zisha. J'ai juste regardé apres versement de l'eau chaude (sans préchauffage)et costatait que la I Li Zhu etait à 87 degrés et la Shi Piao à 85,5 degrés. La chaleur massique semble bien expliquer des écarts de cet ordre.

Sinon, j'ai aussi pu remarquer l'importance de la forme sur la perte de chaleur. Mes cruches en porcelaine ont des ouvertures différentes, et le thé devint sensiblement moins chaud dans celle avec la plus grande ouverture (la blanche) que celle avec une petite ouverture (celle peinte à la main).

Ainsi, la forme plus plate de la théière en argent conduit à ce qu'elle perte un peu plus de chaleur que la forme ronde de la théière Xishi.

bejita said...

ca devient pointu là !!! trops scientifique je pense car le principal est l emotion rencontrée .
peu m inmporte qui conduit mieux la chaleur , qui la garde mieux etc etc .
certes ca a son importance , mais tout est question de ressenti ; et si avec ta theiere en argent tu " ressent " mieux le thé ( surtout si il est de " bonne " qualité ) c est le principal.
le p.l.a.i.s.i.r......tout est là

Matthieu Weber said...

Ce qui serait intéressant, ce serait de comparer la théière en argent avec une théière en terre et une théière (gaiwan ?) en porcelaine de même contenance. Tu as ça sous la main ?

Michel said...

J'ai constaté qu'une fois que la tetsubin a fait une première ebulition, les prochaines restent plus chaudes plus longtemps. En cuisant des galettes bretonnes sur une poele en fonte je dois toujours en sacrifier une, meme après l' avoir préchauffé, les suivantes sont parfaites.
En cuisson de potier j'ai remaqué qu'une fois que mon four à atteinds sa température idéale, la température indiqué au thermometre est plus basse que la température "de l'atmosphere" du four. Pour 1000°c indiqué c'est plutot 1050° et pour 1200°C c'est 1280°c. donc à 90°c la différence ne sera que de quleques degrés.

Pour augmenter la température de l'infusion es-qu'on aurai pas meilleur résultat avec une enorme Tetsubin du genre Kama ou une Tetsubin argent?

basquiat said...

L'argent est le métal le plus conductible. Il est vrai que préparer un thé dans une théière en argent est une approche différente du thé. Je dirais pour ma part que c'est la préparation la plus festif (mais c'est personnel comme commentaire). Un ami dirait : c'est la fête à la conduc (chimiste que voulez vous...). Puis ça a un coté interdit (toucher une théière en argent chaude faut avoir un bon chiffon). Après je n'ai jamais eu l'occasion de tester se genre de théière avec un pu er mais je hésitrais je pense.

Le reproche que je peux faire à l'argent est que contrairement à l'effet tamisage de nos infusions passées d'une yixing ni la douceur d'une porcelaine. Je trouve que l'argent est assez froid (métallique) avec le thé. peut-être le contrecoup de la précition ultime de ces théières.

Si t'arrives à avoir d'autres théières en argent je suis preneur !!!

Basquiat

ps: bravo pour ton test scientifique.