Est-ce qu’un grille-pain fonctionnerait encore dans un congélateur ?

My Brother, My Brother and MeEpisode 343, suite à une question Yahoo Answers.

Dans un épisode récent du podcast de conseils de Justin, Travis et Griffin McElroy, My Brother, My Brother, My Brother and Me, les frères ont réfléchi à une question Yahoo Answers sur ce qui se passerait si vous mettiez un grille-pain dans un congélateur. (La discussion se situe autour vers la 36ème minute)

Ils s’amusent à discuter de quelques aspects du problème avant de passer à la question suivante. Comme ils ne s’entendent pas vraiment sur une réponse finale, voici un examen de what-if de la physique du « grille-pain congélateur« .

(Petite note de sécurité rapide : si vous faites cela, gardez à l’esprit que le grille-pain peut faire fondre une partie de la glace dans le congélateur, vous laissant avec un appareil électrique en marche dans une piscine d’eau.)

Griffin résume ainsi la situation :

« Vous placez un grille-pain dans un congélateur. Vous mettez la rallonge à l’intérieur. Placez du bon pain à toaster. Vous abaissez le bouton vers le bas. Qu’est-ce qui se passe ?
– Si votre réponse est « il chauffe », alors le congélateur n’a pas fait son travail. Mais si vous dites « il refroidit », alors le grille-pain n’a pas fait son travail.
Pour commencer, la réponse : le grille-pain gagnerait. Le congélateur ne ferait pas son travail.
Les grille-pains battent les congélateurs.

(oui, ce n’est pas sans rappeler le jeu Pierre, feuille, ciseaux)

Il est facile de considérer un grille-pain et un congélateur comme équivalents – l’un refroidit les choses et l’autre les réchauffe. Mais les grille-pain réchauffent les choses bien plus que les congélateurs ne les refroidissent.

Les résistances des grille-pain ordinaires deviennent suffisamment chaudes pour changer de couleur, ce qui signifie qu’elles sont à plus de 600°C. Puisque le grille-pain fonctionne à des températures aussi élevées, il serait difficile de remarquer si l’environnement environnant est de 20°C (température ambiante), 4 °C (réfrigérateur) ou -15 °C (congélateur).

Le grille-pain doit chauffer ses résistances à température ambiante à plus de 600°C. Du point de vue du grille-pain, un changement de 20 ou 40 degrés de la température de départ n’a guère d’importance. Les bobines deviennent chaudes, puis le pain devient chaud, lui aussi. Si le pain est plus froid au début, le grille-pain devra le réchauffer un peu plus longtemps pour atteindre la température idéale de grillage, mais il n’aura aucune difficulté à l’atteindre. Comme tous ceux qui ont déjà brûlé un toast le savent, les grille-pains sont tout à fait capables de chauffer le pain à une température supérieure à la température idéale pour le toast.

Dans leur discussion, les McElroy ont soulevé une autre question : même si le grille-pain peut encore griller du pain au début, aurait-il du mal à rester au chaud au fil du temps ? Si vous laissiez le grille-pain et le congélateur en marche, qui gagnerait à long terme ?

La réponse est que le grille-pain gagnerait quand même. Un grille-pain produit environ 1000 watts de chaleur, et le système de refroidissement d’un congélateur domestique ne peut pas évacuer la chaleur aussi rapidement. En fait, puisque les congélateurs sont si bien isolés, l’intérieur du congélateur deviendrait probablement beaucoup plus chaud que le reste de la maison, et éventuellement le grille-pain et/ou le congélateur surchaufferait probablement.

Les réfrigérateurs et les congélateurs fonctionnent en absorbant la chaleur de leur intérieur et en la déversant à l’extérieur.Dans un sens, ils sont plus efficaces que les grille-pain. Les réfrigérateurs ont un « coefficient de performance » de 2 ou 3, ce qui signifie qu’il ne leur faut qu’une seule unité d’énergie électrique pour déplacer 2 ou 3 unités d’énergie thermique de l’intérieur vers l’extérieur. Un grille-pain, par contre, produit 1 unité de chaleur à partir de 1 unité d’électricité. Mais comme le compresseur d’un réfrigérateur-congélateur n’utilise généralement que 100 ou 150 watts lorsqu’il fonctionne, même avec le multiplicateur d’efficacité, il ne peut pas suivre la production de chaleur de plus de 1000 watts du grille-pain.

Éventuellement, le grille-pain commencera à chauffer l’intérieur du congélateur. Même si le congélateur était aussi puissant que le grille-pain, il ne pourrait pas empêcher les résistances du grille-pain de se réchauffer et de griller le pain. Le congélateur peut rendre l’air autour du grille-pain froid, mais pour le grille-pain, tout notre air est froid.

Vous devriez constater que le grille-pain n’a pas de difficulté à fonctionner dans l’air froid (si vous le placez dehors en plein hiver et que vous faites l’expérience de toaster du pain par -5C). Cela peut prendre un peu plus de temps pour que le pain soit bien doré, mais à moins que le vent ne soit extrêmement fort, il devrait être capable de le faire très bien. Après tout, pour un grille-pain, n’importe quel temps est froid.

La différence entre ce que l’homme considère comme « froid » et « chaud » est négligeable dans de nombreux processus à haute température. Par exemple, l’Antarctique dispose d’un service d’incendie bien équipé. Il peut sembler étrange de s’inquiéter que les choses prennent feu à l’endroit le plus froid de la Terre, mais le feu constitue une menace sérieuse pour les chercheurs qui s’y trouvent. Après tout, l’endroit est sec, venteux et il n’y a pas beaucoup d’eau liquide pour éteindre une flamme. Bien sûr, il fait froid, mais pour un feu, sur le principe tout est froid.

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