le rendement du carburant et les émissions des véhicules

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Edmond St-Georges
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1 le rendement du carburant et les émissions des véhicules Physique, 12 e année, cours précollégial, SPH4C description Cette activité fait suite aux concepts introduits dans La physique en plein air. Elle consiste à recueillir et à analyser les données concrètes pour étudier le rendement énergétique des véhicules ainsi que ses liens avec les émissions de CO 2. Les élèves mesureront les distances et compareront la conduite sur l autoroute et en ville. liens avec le curriculum physique, 12 e année, cours précollégial, sph4c Attentes générales E1 : reconnaître diverses formes d énergie, des dispositifs qui transforment l énergie ainsi que des sources d énergie renouvelables et non renouvelables et expliquer la loi de la conservation de l énergie. Attentes spécifiques E1.1 : reconnaître diverses formes d énergie (p. ex., mécanique, thermique, chimique, lumineuse, électrique, nucléaire) et en citer des exemples. E1.2 : différencier l énergie cinétique et l énergie potentielle dans une variété de contextes (p. ex., montagnes russes, jouet mécanique à ressort). notes pédagogiques Acquis antérieurs L énergie peut varier d une forme à une autre ; cependant, les systèmes de transformation d énergie ne sont pas toujours 100 pour cent efficaces. Les différents processus utilisés pour générer l énergie utilisable varient en efficacité et dans la production des émissions des GES. En conséquence, les différentes sources d énergie (exemple : le charbon, le pétrole, le gaz naturel, l hydro, et le nucléaire) et leurs transformations d énergie résultants affectent l environnement de différentes façons. Les processus moins efficaces produisent de grandes quantités de composés de carbone, et les processus plus efficaces produisent de faibles quantités de carbone gazeux. Une meilleure efficacité est un facteur dans la baisse de production des GES ; et la performance du dispositif peut être mesurée en termes de la taille de son empreinte carbone. Matériel Papier graphe Fiche de renseignements du véhicule (Annexe 1) Exemples de calculs de carburant et de trajet (Annexe 2) Durée recommandée en classe Deux périodes et une activité à la maison 1 Le rendement du carburant et les émissions des véhicules

Les élèves mesureront les distances et compareront la conduite sur l autoroute et en ville.

2 stratégies d enseignement et d apprentissage Déclenchement 1. Lors de la préparation de cette activité, demandez aux élèves de remplir la Fiche de renseignements du véhicule (Annexe 1) en utilisant leur voiture familiale ou un autre véhicule de leur choix. Avec la classe, discutez de la façon de calculer/estimer le ratio de la conduite de l autoroute à la ville dans leur trajet. 2. Toujours avec la classe, explorez le Taux de rendement global (TRG) et les outils de comparaison de la consommation de carburant en ligne pour que les élèves puissent avoir accès aux informations nécessaires pour compléter leur travail. Exploration 1. Demandez aux élèves de présenter leurs trouvailles sur leur véhicule et sur les classements du TRG. Déclenchez une discussion sur les facteurs qui ont un impact sur le rendement des véhicules et des émissions des gaz à effet de serre provenant des véhicules, y compris les transformations de l énergie et les moteurs à combustion interne. 2. Utilisez le Tableau 2 dans Exemples de calculs de carburant et de trajet (Annexe 2), demandez aux élèves de calculer la quantité des émissions de CO 2 que leurs véhicules produisent pendant un trajet aller-retour à l école. Assurez-vous que les élèves estiment les proportions relatives de la conduite en ville et sur l autoroute. 3. Par la suite, demandez à la classe entière de choisir la conduite en ville ou sur l autoroute (selon l emplacement de l école) et de calculer la quantité de CO 2 émise par leur voiture sur 10 km. 4. Demandez aux élèves de partager dans de petits groupes leurs données sur la production du CO 2 associée à un trajet de 10 km en voiture. (Au besoin, ajoutez des exemples de types de véhicule qui ne sont pas représentés dans la classe, par exemple : grosses ou petites cylindrées, anciens ou nouveaux modèles, etc.) 5. Après avoir construit le diagramme, demandez à chaque élève de choisir le véhicule qui offre le meilleur rendement et de calculer la quantité de CO 2 produite en une année de trajet. Prenez une décision sur la distance moyenne du trajet des élèves sur la base d une année scolaire de 196 jours. Puis, refaites les calculs en utilisant un véhicule énergivore. 6. Faites savoir aux élèves que d après le PNUE, chaque arbre absorbe en moyenne 12 kg de CO 2 par année. Utilisez l exemple fourni dans le Tableau 2 et demandez aux élèves de calculer la quantité des arbres pour contrebalancer leur trajet de cette année. Réflexion 1. Avec la classe, examinez les graphiques et partagez vos observations. Abordez les questions suivantes et soulignez les facteurs qui pourraient avoir un impact sur leur rendement. Quelle différence y a-t-il entre les émissions annuelles de CO 2 d une voiture éconergétique et celle d une voiture énergivore? Ont-elles quelque chose en commun? Pourquoi pensez-vous que certains véhicules sont plus efficaces que d autres? Y a-t-il une différence de rendement entre la conduite sur l autoroute et en ville? 2. À partir de cette discussion, parlez de la différence entre le CO 2 annuel produit par un véhicule éconergétique et celui produit par un véhicule énergivore. Pourquoi les consommateurs continuent d acheter des véhicules énergivores? Grâce à quels avantages ces voitures arrivent-elles à garder leur place sur le marché? 3. En petits groupes, discutez des différentes façons de rendre les véhicules énergivores plus éconergétiques. Partagez vos idées puis travaillez ensemble pour créer une liste de recommandations pour la production. 2 Le rendement du carburant et les émissions des véhicules

Avec la classe, discutez de la façon de calculer/estimer le ratio de la conduite de l autoroute à la ville dans leur trajet. 2.

3 prolongement Calculez les trajets annuels : En utilisant les données recueillies en classe, les élèves peuvent calculer le prix de l essence associé au trajet annuel entre la maison et l école. Les élèves peuvent déterminer le nombre nécessaire d'arbres pour le trajet annuel d une classe entière, puis de l étendre à l échelle scolaire. annexes Annexe 1 - Fiche de renseignements du véhicule Annexe 2 - Exemples de calculs de carburant et de trajet 3 Le rendement du carburant et les émissions des véhicules

Les élèves peuvent déterminer le nombre nécessaire d'arbres pour le trajet annuel d une classe entière, puis de l étendre à l

4 annexe 1 LE RENDEMENT DU CARBURANT ET LES ÉMISSIONS DES VÉHICULES FICHE SIGNALÉTIQUE DU VÉHICULE Type de véhicule Marque Mazda Modèle Protégé Catégorie C Compacte Année-modèle 2003 Consommation Ville 9,3 L/100 km Route 6,9 L/100 km Émissions (kg CO 2 /an) (sur la base de km à 2,3 kg de CO2/L) kg CO 2 /an Trajet entre la maison et l école Distance entre la maison et l école Distance aller-retour 10 km 20 km Type de déplacement Estimez la proportion du kilométrage sur l'autoroute (vitesse élevée et constante) et en ville (vitesse lente, arrêts fréquents) Route (%) 20 % Ville (%) 80 % 4 Le rendement du carburant et les émissions des véhicules

entre la maison et l école Distance entre la maison et l école Distance aller-retour 10 km 20 km Type de déplacement Estimez la proportion du kilométrage sur

5 annexe 2 LE RENDEMENT DU CARBURANT ET LES ÉMISSIONS DES VÉHICULES EXEMPLES DE CALCULS DE CARBURANT ET DE TRAJET Tableau 1 Explication Exemple produite par 1 L de carburant (en kilogrammes). Intrants (données du site Web ; exemple : Mazda Protégé 2003) Consommation = L/an Émissions = kg de CO 2 /an 1 an 1 an L de carburant = 2,360 kg de CO2 Déterminez la proportion du kilométrage en ville et sur route. Exemples d intrants Distance aller-retour = 20 km 20 % sur route, 80 % en ville Calculez la consommation associée à un aller-retour. Intrants (données du site Web ; exemple : Mazda Protégé 2003) Rendement du carburant 6,9 L/100 km sur route 9,3 L/100 km en ville Trajet sur route = 20 % de 20 km = 20 * 0.2 = 4 km Trajet sur route 6,9 L de carburant 100 km 0,069 L de carburant 1 km 0,069 L/km = *4 km km = 0,276 L de carburant Trajet en ville = 80 % de 20 km =20 *0.8 = 16 km Trajet en ville 9,3 L de carburant 100 km 0,093 L de carburant 1 km 0,093 L/km = *16 km km =1,488 L de carburant Consommation totale = Consommation sur route + Consommation en ville = 0, ,488 = 1,764 L de carburant produite pendant le trajet quotidien (en kg) Consommation totale (L) * Émissions par litre (kg CO 2 /L) = Émissions totales 1,764 L * 2,360 kg CO 2 /L = 4,163 kg de CO2 émis pendant le trajet quotidien Tableau 2 produite annuellement par votre navettage entre l école et la maison (kg) Exemple d intrants 196 jours par année scolaire 4,163 kg de CO 2 par aller-retour quotidien (d après l exemple précédent) Calculez la quantité d arbres nécessaires pour compenser votre navettage annuel. Intrants Un arbre absorbe en moyenne 12 kg de CO 2 par an, d après le PNUE Émissions produites : 816 kg de CO 2 produites par le navettage annuel = 196 j/année scolaire * 4,163 kg CO 2 /j = 816 kg CO 2 /année scolaire 816 kg de CO 2 /an 12 kg de CO 2 absorbés par arbre par an = 68 arbres nécessaires en moyenne pour absorber les émissions associées à vos déplacements entre la maison et l école. 5 Le rendement du carburant et les émissions des véhicules

proportion du kilométrage en ville et sur route. Exemples d intrants Distance aller-retour = 20 km 20 % sur route, 80 % en ville Calculez la consommation associée à un aller-retour.

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