La matière : la question qu'on pose au comptoir est la mauvaise
On demande toujours quelle matière garde la chaleur. La bonne question est autre, et elle change la réponse : combien de chaleur le récipient prend-il au café au moment où on le verse. Ce ne sont pas les mêmes physiques, et elles ne désignent pas les mêmes tasses.
Trois grandeurs suffisent. La masse volumique dit combien pèse un volume donné. La chaleur massique dit combien d'énergie il faut pour réchauffer un kilogramme d'un degré. La conductivité thermique dit à quelle vitesse la chaleur traverse la paroi. Les deux premières commandent la perte au service, c'est-à-dire ce qui se passe dans les dix secondes où le café arrive. La troisième commande la perte ensuite, et ce que sent la main.
Le calcul qui éclaire tout est celui de la masse thermique, qui est la masse multipliée par la chaleur massique et se compte en joules par kelvin. Un espresso de 30 grammes a la chaleur massique de l'eau, soit environ 4 180 joules par kilogramme et par kelvin : sa masse thermique vaut 125 joules par kelvin. Une tasse de porcelaine de 150 grammes vaut environ 120 joules par kelvin. La tasse pèse donc thermiquement à peu près autant que le café qu'elle reçoit. Ce seul rapport explique presque tout ce qu'on observe.
Il faut en tirer la conséquence qui dérange. Entre porcelaine, grès et verre, la différence au service n'est pas la matière : c'est la masse. Une tasse de verre épaisse prend plus de chaleur au café qu'une porcelaine mince, quelles que soient leurs conductivités respectives.
Les valeurs publiées, le calcul de refroidissement, et une correction à faire à une source
Un avertissement d'abord. Il n'existe pas, à notre connaissance, de jeu de mesures publié sur de la porcelaine de table. Les valeurs disponibles portent sur des porcelaines techniques, celles des isolateurs électriques classées par la norme IEC 60672, qui couvrent dix formulations et donnent donc des fourchettes larges. Une base de données donne 600 à 1 000 joules par kilogramme et par kelvin ; Spence et Carvalho en citent 753 pour la porcelaine et 782 pour la céramique, d'après une base commerciale. Aucun des deux n'a mesuré une tasse.
- Porcelaine technique2 300 à 3 000 kg/m³, chaleur massique de 600 à 1 000 J/(kg·K), conductivité de 1,8 à 6,5 W/(m·K). La porcelaine dure de table est cuite vers 1 400 degrés, donc vitrifiée et non poreuse.
- Verre sodocalcique2 400 kg/m³, 720 à 800 J/(kg·K), 1,0 à 1,1 W/(m·K), dilatation de 8,8 à 9,0 µm/(m·K).
- Borosilicate 3.32 230 kg/m³, conductivité 1,2 W/(m·K) à 90 degrés, dilatation 3,3 µm/(m·K). Cette dilatation trois fois plus faible est toute la différence : c'est elle qui lui permet d'encaisser l'eau bouillante sans se fendre.
- Inox 3047 930 kg/m³, chaleur massique proche de 500 J/(kg·K), conductivité 16,2 W/(m·K) à 100 degrés, soit dix fois celle d'une céramique.
- Polystyrène expansé0,030 à 0,040 W/(m·K), soit cinquante à deux cents fois moins qu'une céramique. C'est un isolant au sens strict.
Le calcul, maintenant. Si l'ensemble s'équilibrait, un espresso à 90 degrés versé dans une tasse de porcelaine de 150 grammes à 20 degrés tomberait à 56 degrés. Avec la même tasse préchauffée à 60 degrés, il tomberait à 75 degrés. Avec une tasse fine de 60 grammes partie de 20 degrés, à 71 degrés. Sur toute la fourchette de chaleur massique publiée, le premier nombre va de 52 à 61 degrés, le deuxième de 74 à 77, le troisième de 67 à 74. Ce sont des calculs et non des mesures, et ce sont en outre des bornes hautes, puisque la paroi ne s'équilibre pas instantanément et que la tasse perd aussi vers l'air.
Sur quelle épaisseur la chaleur entre-t-elle pendant qu'on verse ? La réponse tient à la diffusivité thermique, c'est-à-dire la conductivité divisée par le produit de la masse volumique et de la chaleur massique. En dix secondes, la chaleur pénètre la porcelaine sur 2,5 à 7 millimètres selon les valeurs retenues, soit au moins l'épaisseur d'une paroi de tasse. Sur le temps d'un service, c'est donc toute la paroi qui se réchauffe, et toute sa masse qui compte.
Le verre sodocalcique donne 2,3 à 2,5 millimètres, le même ordre. L'inox donne 6,4 millimètres, plus que l'épaisseur d'un gobelet métal : il s'équilibre aussitôt, puis conduit vers la main.
La correction. Spence et Carvalho écrivent en 2019 que le Pyrex serait la matière de tasse la plus adaptée pour garder la boisson chaude, au motif que sa conductivité est la plus basse. L'argument ne tient pas pour le service. La conductivité gouverne la fuite lente vers l'extérieur, pas la chaleur prise au café pendant qu'on le verse, laquelle dépend de la masse et de la chaleur massique, que les trois matières comparées ont voisines. Un verre lourd refroidira davantage un espresso qu'une porcelaine légère.
Dans cette planche
- 01Trois choses qu'il faut cesser de confondreLe sujet du récipient est saturé d'affirmations.
- 02La tasse sans anse, et l'étui qui prend le statutLes premiers récipients à café décrits dans les sources ne sont pas des tasses au sens européen.
- 03La sini éthiopienne, et une route de céramique plus vieille que le caféLa cérémonie éthiopienne sert le café dans de petites tasses sans anse, appelées sini, posées sur un plateau.
- 04L'Europe fait l'inverse : elle ajoute une anse et supprime l'étuiLe geste européen est exactement symétrique du geste ottoman.
- 05La tazzina, et ce que les textes disent vraimentLa tasse à espresso est le récipient à café le plus souvent présenté comme normalisé.
- 06La matière : la question qu'on pose au comptoir est la mauvaiseOn demande toujours quelle matière garde la chaleur.
- 07Le préchauffage, la porosité, et deux croyances à trierLe préchauffage est constamment recommandé et presque jamais chiffré.
- 08La forme : la seule mesure solide du dossier, et son contre-exempleVoici l'expérience autour de laquelle tourne tout ce domaine.
- 09La couleur, le poids, l'épaisseur du bord : trois croyances très inégalesLe métier tient pour acquises trois propositions.
- 10Le bol de cupping, seul récipient du café à être normaliséLe café se boit dans à peu près n'importe quoi.
- 11Les formes contemporaines : ce qu'on achète est une hypothèse bien dessinéeDepuis une quinzaine d'années, des fabricants vendent la forme du récipient comme un réglage de dégustation et non comme un choix de table.
- 12L'Asie, et les récipients faits pour le nezTout ce qui précède regarde vers l'Occident, et c'est un angle mort.
- 13Le gobelet, qui est un objet en plastiqueLe gobelet est le récipient le plus répandu du café et le moins décrit.
- 14La plus grande enquête jamais faite, et pourquoi elle ne tranche pasIl fallait bien qu'une étude finisse par poser la question au grand nombre.
- 15Ce qu'on peut dire en fin de compte, et ce qu'on ne peut pasQuatre choses tiennent debout au terme de cette planche, et elles ne sont pas celles qu'on attendait en commençant.
- 16Continuer la baladeAilleurs sur le site, les passages qui parlent des mêmes choses que cette planche.