Une potée cuite au Four Solaire

Publié par Kimiyo - Éveiller votre curiosité, le 14 avril 2020   490

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Avec cet article, nous faisons suite à l'article sur les énergies et la fabrication des éoliennes, nous nous intéressons aujourd'hui à l'énergie solaire. 

Nous profitons du confinement pour tester et utiliser nos outils pédagogiques et voir les notions que nous pouvons aborder. Aujourd'hui je vous propose une petite recette d'une potée végétarienne réalisée grâce à notre four solaire.
 

Nous avons besoin, d'un four solaire constitué :
 -  une  boîte isolante
  - un double-vitrage
 -  une casserole noire
 - une partie réfléchissante

Vous pouvez trouver des plans sur internet, nous vous conseillons ce site  ou sur le site de Gefosat qui peut même vous prêter du matériel d'animation. 


Il nous faut des produits locaux que nous avons trouvé aux Paniers de Thau  : du chou, des carottes, des oignons et des pommes de terres.
 Nous épluchons tout cela, coupons en petit morceau et on assaisonne.
  Malheureusement, n'ayant  pas suivi l'atelier sur les épices de notre amie 'Agnès de l'association En route, nous n'avons pas notre propre mélange. Mais peut être Agnès pourra nous proposer un mélange dans les commentaires.
 


Fini de parler avec le ventre, nous allons maintenant comprendre le fonctionnement du Four Solaire. Regardons un peu l'évolution de la température... Il faisait 20°C à l'extérieur et 70°C à l'intérieur...

Petite question...

Nous n'avons pas pu prendre la température maximum, notre thermomètre ne le permettait pas, mais savez-vous jusqu'à quelle température notre four peut monter (en plein été avec des réflecteurs complémentaires).

a. 80°C |  b. 100°C | c. 120°C | d. 160°C | e. 200°C

La réponse sera sur notre page facebook

Pour vous mettre en appétit, quelques autres réalisation durant le confinement...

La potée, un gâteau chocolat banane et de la compote de pomme

Durant les prochaines semaines, nous répondrons chaque mardi à l'une de ces questions.

1. Dans quel sens devons nous utiliser le four solaire


 À votre avis, pourquoi y a t il deux positions possible ? On choisit la position en fonction de :

a.  la saison

b.  l'heure de la journée

c. le niveau du sol

-> Et oui cela dépend bien de la saison. En effet, pour optimiser le rendement de notre four solaire doit recevoir un maximum de rayonnement pour cela la vitre doit être perpendiculaire au rayonnement. Lors de la conception du four, nous devrons donc en tenir compte et cela dépendra de notre latitude et de la saison.



Comme tout le monde s'en doutait, le soleil est plus haut l'été avec une différence de 30° entre l'été et l'hiver.

Nous avons donc deux positions à notre four solaire permettant ainsi d'avoir le maximum de rayonnement perpendiculaire à notre vitre



Étant en avril, il est difficile de savoir quelle position est la meilleure. Au printemps nous sommes entre les deux saisons mais comme vous l'avez deviné sur la photo :

Position 1 : position hiver

Position 2 : position été




2. Comment positionner le four soleil face au soleil ?

Comment savons nous qu'on est face au soleil ?

a. selon l'ombre

b. selon le reflet de la vitre

-> Et oui nous utilisons l'ombre. Il suffit d'avoir l'ombre la plus net d'un objet. Pour notre four solaire nous allons utiliser la forme de la poignée.

Si nous ne voyons pas la poignée c'est que nous ne sommes pas en face du soleil, si nous avons une belle forme de poignée nous sommes en face.

Cette technique de l'ombre est utilisée également avec les télescopes, lorsque nous voulons observer le soleil. Les animateurs astronomie de Planète Sciences, utilisent donc cette technique pour la mise en station du télescope.

Nous pouvons profiter d'utiliser notre four solaire suivre le parcours du soleil et de se rendre compte de la vitesse de rotation de la terre.

Il est donc indispensable d'être présent tout au long de la cuisson pour orienter notre four solaire en continue.

Si vous voulez aller plus loin, découvrez la fiche pédagogique Ombres & Lumières de la Main à la pâte


3. Pourquoi une casserole noire ?

a. car nous n'avions que celle ci

b. car le noir "attire la chaleur"

-> On entend souvent que le noir attire la chaleur... Ceci est un abus de langage, il faudrait plutôt dire qu'il absorbe la chaleur ou reflète peu voir pas du tout les rayonnements...

Tout d'abord, qu'entendons nous par chaleur ? En effet, lorsque nous regardons le rayonnement du soleil nous pensons essentiellement au spectre du visible. Mais il ne faut pas oublier qu'il y a d'autres

rayonnement qui sont très intéressants notamment pour la chaleur les Infra-rouges qui ne sont pas visibles à l’œil nu...

On peut attribuer un code couleur aux Infra-rouge pour les rendre visible c'est ce qu'on obtient avec une camera thermique. Ici une photo de l'équipe de Kimiyo avec cette  modélisation des couleurs. Dans ce modèle nous voyons le violet plus froid et blanc le plus chaud. Nous pouvons donc remarquer que la peau est plus chaude que les habits.






-> Petit jeu : Qui pourra nous donner les prénoms des membres de l'équipe  dans l'ordre des photos ?

La vision du soleil selon la longueur d'onde peut être modélisé avec le même principe comme sur cette vidéo de la NASA.

Maintenant que nous avons vu qu'il était important que lorsque nous parlons de lumière nous ne parlons pas uniquement de lumière visible, il faut comprendre le principe que lorsque nous voyons un objet d'une couleur, c'est qu'il absorbe toutes les couleurs et réfléchit celle que nous voyons.

Vous avez un explication visuelle de la vision des couleurs sur le site www.123couleurs.fr

Un objet est donc blanc car il reflète toutes les couleurs et également des rayonnements dans des longueurs d'ondes très large. A contrario un objet noir va absorber un maximum de rayonnement.

C'est donc pour cela que nous avons choisi une casserole noire.

Le pouvoir réfléchissant appelé albédo ne dépend pas uniquement de la couleur mais également de la matière. Nous pouvons le mesurer :

 -> 0 étant une absorption totale comme par exemple un corps noir parfait

 -> 1 étant une réflexion totale comme un miroir

La surface d'un lac ayant un albédo de 0,02 à 0,04, une forêt de feuillue entre 0,15 et 0,20 tandis que de la neige fraîche entre 0,75 et 0,9...

Voilà l'explication pourquoi nous attrapons des coups de soleil au ski.


4. Pourquoi un vitre sur notre four ?

a. pour voir notre plat

b. pour faire effet de serre

Il s'agit évidemment de reproduire l'effet de serre et grâce à lui d'augmenter la chaleur à l'intérieur du four. Mais comment ça marche ? Pourquoi fait-il plus chaud derrière une vitre ? Pourquoi la chaleur traverse dans un sens la vitre et pas dans l'autre ?

Pour le savoir nous allons parler rayonnement : Venant du soleil nous avons tout une ribambelle de rayons différents qui nous arrive, la plupart traversent sans problème le verre et finissent absorbés par nous, le sol, les objets (ici le four). En revanche un certain type de rayons traversent difficilement le verre : les rayons infrarouges. Or il se trouve que la majorité du rayonnement que les objets ou le sol émettent en réponse à la réception des rayons du soleil sont infrarouges ! Ils sont alors bloqués par le verre et reviennent vers le sol.

Voici un petit schéma pour mieux comprendre :

notre four solaire
chemin du rayonnement infrarouge dans le four solaire


Les rayons du soleil (ultraviolets, spectre visible, etc.) traversent le verre et rentrent dans le four. Le fond du four les absorbe. En réponse, il émet de la chaleur sous forme d'infrarouge, vers le ciel. Mais ce rayonnement est bloqué par la vitre et retourne vers le fond du four (il y a quand même une petite perte, négligeable), et ainsi de suite.

D'ailleurs c'est aussi ce qu'il se passe à l'échelle de notre planète : Les gaz tels que le CO2 ou le méthane agissent comme la vitre de notre four solaire. À tel point que sans eux la vie ne serait pas possible ! En effet, sans les gaz à effet de serre, il ferait en moyenne -18°C ! Mais heureusement grâce à eux nous sommes environ à 15°C en moyenne sur la planète. Ce sont des gaz qui ont donc un effet très important malgré leur faible présence dans l'atmosphère (environ 0,04% de CO2 dans l'air et il est de très loin le gaz à effet de serre le plus présent dans l'atmosphère).


Attention donc car une variation de ces gaz peut très rapidement changer la température générale de la planète, dans un sens ou dans l'autre. Aujourd'hui les installations humaines relâchent beaucoup de ces gaz dans l'atmosphère, ce qui augmente l'effet de serre et donc la température moyenne de notre planète. On estime à 1 degré en moyenne d'augmentation sur le XXème siècle, et à 3°C d'ici l'an 2100.

Maintenant vous savez pourquoi notre four marche si bien !

Source chiffres des températures :

http://www.meteofrance.fr/climat-passe-et-futur/le-rechauffement-observe-a-l-echelle-du-globe-et-en-france

Source prévision augmentation de températures :

https://www.notre-planete.info/terre/climatologie_meteo/changement-climatique-GIEC.php

Si vous voulez en savoir plus sur ce que cette augmentation de température peut faire sur notre planète :

http://www.slate.fr/story/88007/rechauffement-climat-quatre-degres