Thème 6 p p Le transfert d énergie

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1 Objectif : Thème 6 p p Le transfert d énergie Je peux expliquer comment la chaleur est transmit par la conduction, la convection et le rayonnement dans les solides, les liquides et les gazes Je peux comparer et évaluer les différents matériaux qui maximise ou minimise le transfert de l énergie thermique Transfert d énergie Il existe 3 façons d effectuer un transfert d énergie : rayonnement conduction convection Une source d énergie est un objet ou une matière qui peut transféré son énergie a d autres objets. Rayonnement Le rayonnement est un transfert d énergie dans lequel il n y a aucun déplacement de matière. Le rayonnement est la propagation de l énergie vers l extérieur à partir d un point central L énergie de rayonnement peut aussi être appelé le rayonnement électromagnétique (REM). Le REM peut traverser le vide, l air, le verre et d autres matières. Il existe 4 formes de REM : ondes radio microondes la lumière visible rayons x 1

2 Toutes les formes d énergie rayonnante ont en commun les caractéristiques suivantes : elles se comportent comme des d ondes elles peuvent être absorbées et réfléchies par les objets elles traversent l espace a la vitesse de km/s Activité : Absorber l énergie page 227 Prédiction : Justification : Variables contrôlées : Variable indépendante : (manipulé) Variable répondante : Observations : Temps (minutes) 0 minutes 5 minutes 10 minutes 15 minutes 20 minutes Changement de température (20 minutes 0 minutes) Température ( C) Cannette blanche Cannette noire 2

3 Analyse et interprétation : a) b) Applications pratique de tes observations : Activité : passe a l action page 228 3

4 THÈME 6 FR 3-20 RENFORCEMENT Rayonnement Objectif Vérifier tes connaissances et ta compréhension du rayonnement. Ce que tu dois faire Réponds par des phrases complètes aux questions suivantes. 1. Lorsque tu t assois devant un feu, tu sens la chaleur de l énergie rayonnante. Lorsqu une personne se tient entre toi et le feu, tu as de nouveau froid. Explique ce qui arrive. Trace un schéma pour illustrer ton explication. 2. Pourquoi est-il préférable de porter des vêtements blancs dans des endroits chauds et ensoleillés? 3. Pourquoi les astronautes de la mission Apollo portaient-ils des combinaisons luisantes sur la Lune? 4

5 THÈME 6 FR 3-20 RENFORCEMENT Rayonnement (suite) 4. Explique pourquoi l isolation entre les murs intérieurs et les murs extérieurs d une maison aide à réduire le transfert d énergie thermique. 5. Explique pourquoi une pellicule réfléchissante sur les vitres des fenêtres aide à garder une maison fraîche l été, mais chaude l hiver. 5

6 Conduction La conduction est le processus de transfert d énergie par collisions directes entre les particules. (1) Les particules près de la source de chaleur absorbent son énergie et se mettent à bouger plus rapidement (2) Les particules au mouvement rapide frappent les particules voisines, ce qui augmente leur énergie et accélère leur mouvement. (3) Les particules voisines frappent les particules suivantes, et ainsi de suite. Ainsi l énergie thermique est transférée dans toute la matière. Dans un solide, où les particules sont très près les unes des autres, le transfert d énergie thermique peut se faire directement d une particule à l autre. Les métaux sont des exemples de bons conducteurs (transfert l énergie efficacement) D autres solides, comme le verre et le bois, transfèrent beaucoup moins efficacement l énergie thermique par conduction. Ils sont appelés des calorifuges (isolant thermique) Quand les isolants entourent un objet, il ralentit le transfert d énergie thermique. Donc l objet reste chaud ou froid plus longtemps. Activité : un superagitateur page 229 6

7 THÈME 6 FR 3-21 RENFORCEMENT Conduction Objectif Vérifier ta compréhension de la conduction thermique. Ce que tu dois faire Réponds par des phrases complètes aux questions suivantes. 1. Par une journée froide d hiver, pourquoi un poteau en fer dans un parc semble-t-il beaucoup plus froid au toucher qu un banc en bois? 2. Les pommes de terre cuisent de l extérieur vers l intérieur. a) Pourquoi une petite pomme de terre cuit-elle plus vite qu une grosse pomme de terre? b) Pourquoi une pomme de terre cuit-elle plus vite lorsqu on la transperce avec une brochette de métal? 3. Dessine trois schémas pour illustrer le comportement des particules dans une louche de métal utilisée pour remuer de la soupe chaude. Ajoute des légendes pour expliquer ce que chaque schéma représente. 7

8 Convection La convection est le processus par lequel un fluide chaud se déplace et transporte de l énergie thermique. (1) Les particules près de la source de chaleur absorbent l énergie et se réchauffent (2) La colonne de particules réchauffés, gagnent de l énergie et devient moins dense, remonte (3) Les particules voisines, plus froides, s enfoncent et remplacent la colonne de particules réchauffées. C est quoi un courant de convection? La répétition du processus du fluide (liquide ou gaz) qui monte se contracte et redescend vers la source de chaleur, ou il se réchauffe de nouveau 8

9 THÈME 6 FR 3-22 RENFORCEMENT Convection Objectif Mettre en pratique tes connaissances et ta compréhension des courants de convection dans la nature. Ce que tu dois faire Réponds aux questions ci-dessous dans l espace réservé à cet effet. 1. Les brises de mer et de terre sont des courants de convection présents dans la nature. L air réchauffé monte et l air plus frais se déplace pour le remplacer. a) Pendant la journée, la terre se réchauffe plus vite que l eau. L air chaud au-dessus de la monte et permet à l air de la mer de prendre sa place, causant une brise de mer. Dans l espace ci-dessous, dessine un schéma des courants d air au cours d une journée chaude et ensoleillée au bord de la mer. b) Pendant la nuit, la terre se refroidit plus vite que la mer. L air chaud au-dessus de la monte et l air plus frais au-dessus de la se déplace pour le remplacer, créant une brise de terre. Dans l espace ci-dessous, dessine un schéma des courants d air au cours d une nuit au bord de la mer. 9

10 THÈME 6 FR 3-22 RENFORCEMENT Convection (suite) c) Quelles conditions devraient être présentes pour qu il n y ait pas de brise? d) Explique comment les températures froides le long d une plage influeraient sur la direction de la brise de mer. 2. Pendant l hiver, l eau froide près de la surface d un étang descend, tandis que l eau plus chaude au fond remonte. a) Explique l importance des courants de convection dans la vie d un étang. b) Peux-tu donner une raison pour laquelle les étangs deviennent stagnants pendant l été? 10

11 ? Lis le savais- tu du page 236 et réponds à la question suivante? Quel système est plus efficace : la fournaise ou un ampoule a incandescence? Fournaise

12 Les systèmes de transfert d énergie Il y a 5 caractéristiques communes à tous les systèmes de transfert d énergie Source d énergie o la partie du système où on trouve la plus grande concentration d énergie o donne de l énergie au reste du système o forme initiale peut être mécanique, chimique, nucléaire ou électrique direction du transfert d énergie o l énergie est toujours transférée de la source d énergie vers l extérieur o le transfert continue jusqu'à ce que le système entier atteigne une température uniforme transformation o l énergie PEUT être transféré d une forme à une autre pertes de chaleur o de l énergie est toujours perdu sous forme de chaleur systèmes de contrôle o les systèmes comportent un mécanisme de régulation des transferts Activité : fait passe a l action page 222 Révision du thème 6 page 236 #1, 2, 3, 4 et les feuilles qui suivent Test thèmes 4 a 6 le Récapitulation thèmes 4 a 6 page 237 #1, 2, 3, 4

13 THÈME 6 FR 3-24 RENFORCEMENT Systèmes d énergie calorifique Objectif Constater que les systèmes d énergie calorifique représentent un type particulier de système d énergie. Tous les systèmes d énergie ont besoin d une source d énergie, ou d un intrant d énergie. Tous les systèmes d énergie transforment l intrant d énergie en une forme d énergie de sortie désirée. Ce que tu dois faire Complète le tableau pour voir comment nous transformons une forme d énergie en énergie calorique pour ensuite utiliser cette énergie calorifique à notre avantage. Mécanisme Source (énergie d'entrée) Direction du transfert d'énergie Transformation Chaleur perdue Système de contrôle Séchoir à cheveux Ampoule électrique Chauffe-moteur Moteur de voiture

14 THÈME 6 FR 3-30 ACQUISITION D HABILETES Isolation et valeur RSI Objectif Se pratiquer à résoudre des problèmes liés aux matériaux isolants et aux valeurs RSI. Ce que tu dois faire 1. Remplis le tableau suivant, puis réponds aux questions ci-dessous. utilise l information a la page 235 dans ta livre Matériau isolant Valeur RSI/cm Épaisseur (cm) Valeur RSI totale de la fibre de verre 0,24 5 de la vermiculite 2 0,32 du contreplaqué 0,087 0,35 du verre 0,017 7 de la brique d'argile 10 0,07 2. En utilisant un matériau de même épaisseur, quel serait le meilleur isolant : le contreplaqué ou le verre? Comment le sais-tu? 3. La valeur RSI totale d un mur s obtient en additionnant les valeurs RSI des différentes couches de matériau isolant. Dans l espace ci-dessous, calcule la valeur RSI totale d un mur qui est fait de 10 cm de brique d argile, de 15 cm de fibre de verre et de 1 cm de contreplaqué. Montre tous tes calculs. 4. Dans l espace ci-dessous, calcule l épaisseur de la vermiculite qui offrira la même résistance à la conduction que 4 cm de fibre de verre.

15 THÈME 6 FR 3-27 CONTROLE DU VOCABULAIRE Les systèmes de transfert d énergie Objectif S assurer de bien comprendre les termes présentés au thème 6. Ce que tu dois faire Fais les mots croisés ci-dessous en utilisant les indices fournis Horizontalement 1. Systèmes qui comportent un mécanisme de régulation des transferts d énergie. 4. Propriété de l énergie qui est toujours transférée à l extérieur de la source de concentration. 6. Terme qui indique que l énergie totale d un système reste la même. 8. Ce qui peut arriver à l énergie qui est transférée d un endroit à un autre. 9. Énergie thermique qui s échappe accidentellement dans l environnement 10. Type d énergie libérée par l essence, le diesel ou la nourriture. Verticalement 2. Propriété qui finit par devenir uniforme dans l ensemble d un système lorsque des objets chauds transfèrent de l énergie thermique à des objets plus froids. 3. Une information qui retourne à un mécanisme de contrôle afin d assurer le bon fonctionnement du système. 5. Lieu de concentration de l énergie avant son transfert. 7. Type d énergie libérée par la fusion ou la fission des plus petites particules de certaines substances