THEME : LES ENERGIES

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1 CLASSE DE SIXIEME THEME : LES ENERGIES Compétences à acquérir Identifier l'énergie utilisée dans le fonctionnement de l'objet technique Indiquer le caractère plus ou moins polluant d'une énergie Activité 1 Travail sur l évolution de l'énergie utilisée pour le fonctionnement des avions, et leur caractère plus ou moins polluant Activité 2 Travail sur l évolution de l'énergie utilisée pour le fonctionnement des automobiles, et leur caractère plus ou moins polluant Activité TIC 1 Recherche d informations sur la toile concernant les rejets énergétiques Activité TIC 2 Recherche d informations sur la toile concernant les énergies utilisés dans les transports

2 Énergies utilisées pour un objet technique: L automobile Rappel de la fonction d usage d une automobile :.. Lis les fiches «les différents types d énergie» et «tableau récapitulatif de l évolution de l automobile» puis remplis le tableau ci-dessous : * indique le type d énergie utilisée pour chaque automobile * dans la dernière colonne écris + ou + + ou (+ pour les moins polluants et pour les plus polluants) Date de Nom de l objet l invention technique 1769 Fardier 1889 Voiture Daimler 1899 Voiture électrique Venatzy 1904 Oldsmobile 1934 Traction Avant Citroën 1955 DS Voiture à carburant mixte (Wolkswagen) 2004 Prius hybride Toyota 2005 Volvo 3CC 2005 Honda FCX Type d énergie utilisée Pollution A l aide des informations données sur les documents «les différents types d énergie» et «tableau récapitulatif de l évolution de l automobile», explique les problèmes rencontrés qui ont entraîné une évolution du type d énergie utilisé

3 Vers quels types d énergie s orientent les recherches de ces dernières années? Pourquoi ces types d énergie sont ils privilégiés? Complète la frise historique datée avec ces automobiles sauf le Fardier, en utilisant pour chaque objet technique une couleur correspondant au type d énergie utilisée : Vert pour une énergie d origine végétale Noir pour une énergie fossile Rouge pour les piles ou accumulateur Bleu pour une énergie solaire 2000 Puis situe ton année de naissance avec une flèche jaune

4 TABLEAU RECAPITULATIF DE L EVOLUTION DE L AUTOMOBILE Date de l inventio n 1769 Fardier Nom de l objet technique Photo de l objet technique Caractéristiques de l objet technique L élément moteur est une machine à vapeur (L'eau amenée à ébullition passe à l'état de vapeur qui, en se détendant exerce un travail sur le piston.) Le combustible utilisé pour alimenter le four qui chauffe l eau est le charbon. Il pouvait transporter 4 personnes à une vitesse maximale de 6,5 km/h. Il ne pouvait fonctionner que 12 à 15 minutes car il fallait attendre 15 minutes de mise en pression de la vapeur pour redémarrer Voiture Daimler Daimler présente le premier quadricycle à pétrole muni d un moteur «à explosion» Vitesse 10 km/h 1899 Voiture électrique Venatzy Cette voiture roulait à 100 km/h. Ce moteur est alimenté par de l'électricité et doit être rechargé régulièrement, mais il n émet pas de polluant Oldsmobile La compagnie Oldsmobile fut la première compagnie au monde à fabriquer des automobiles en série sur une chaîne de montage primitive mais fonctionnelle. Cette jolie Oldsmobile 1904 est dotée d un moteur à essence de 1 cylindre qui développe 7 CV et peut rouler à 20 km/h 1934 Traction Avant Citroën Elle est dotée de roues avant qui deviennent à la fois directrices et motrices avec pneumatiques démontables, ce qui accroît la sécurité, la tenue de route et le confort des occupants. La sécurité est en outre accrue grâce à l'introduction d une carrosserie tout acier monocoque. Elle comporte un moteur de 7 CV, qui consomme 7 litres d essence aux 100 kms, et qui peut rouler à 100 km/h,

5 1955 DS Elle comporte beaucoup d innovations technologiques comme la direction assistée, le freinage à disques, la commande de vitesses avec embrayage automatique. Elle utilise de nombreux matériaux d avant-garde comme l aluminium pour le capot et les matières plastiques pour le toit. L essence alimente un moteur 4 cylindres d une puissance de 75 CV et pouvant rouler à la vitesse maxi de 140 km/h Voiture à carburant mixte (Wolkswagen) 2004 Prius hybride Toyota 2005 Volvo 3CC 2005 Honda FCX Premières voitures au GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié). Le GPL est plus économique et moins polluant que l essence mais l encombrement des bouteilles de gaz reste problématique Cette nouvelle technologie permet à un véhicule de fonctionner avec de l'essence, ou avec de l'alcool (de l'éthanol biocombustible à base de canne à sucre), ou avec un mélange des deux. Réalisée pour le Brésil où l'éthanol est abondant, bon marché, peu polluant et disponible dans presque toutes les stations d'essence. Moteur hybride qui fonctionne à l essence et à l électricité. Il ne pollue presque pas, fait peu de bruit et a une consommation d'essence deux fois plus faible que celle des voitures équivalentes, tout en ayant des performances au dessus de la moyenne. Logées derrière les sièges arrière, dans le plancher du coffre, les batteries prennent peu de place 170km/h maxi Un moteur électrique propulse sans bruit la Volvo 3CC à une vitesse maximale de plus de 135 km/h, sans aucune émission polluante L énergie électrique est générée par des piles au lithium-ion. Ces piles sont logées dans le plancher fin à structure en sandwich. La première voiture à «pile à combustible» 'zéro pollution' est disponible depuis fin Leurs conducteurs pourront s'approvisionner dans les quelques stations qui commencent à distribuer de l'hydrogène En ne rejetant que de la vapeur d'eau, elle bénéficie de plus de 300 km d'autonomie pour une vitesse de pointe d'environ 150 km/h.

6 LES DIFFERENTS TYPES D ENERGIE DANS LES TRANSPORTS L énergie musculaire. Grâce à nos muscles, nous pouvons produire une force qui nous permet de faire beaucoup de choses. Cela ne coûte pas cher et on peut en produire tant que l on n est pas fatigué. Pas de pollution non plus. Mais on ne peut pas stocker ses efforts ni les transporter!!! Les énergies fossiles On qualifie une énergie de "fossile" lorsqu'elle est issue de la décomposition de plantes et d'animaux d'une époque préhistorique. Leur ressource est donc limitée dans le temps et dans l'espace. Les différents types d'énergie fossile présents sur Terre sont : le charbon, le pétrole, le gaz naturel. Le pétrole permet de produire des carburants comme l essence, le gazole ou le kérosène. Leur utilisation émet une grande quantité et une grande diversité de polluants. Le principal est le CO2, gaz le plus incriminé dans le réchauffement planétaire. Le gaz naturel pollue moins que l'essence. Le prix de ces différents carburants augmente régulièrement. L'énergie solaire On utilise des cellules photovoltaïques composées d'un matériau qui absorbe l'énergie lumineuse et la transforme directement en courant électrique. La cellule individuelle ne produit qu'une très faible puissance électrique. Pour produire plus de puissance, les cellules sont assemblées pour former un module (ou panneau). L énergie solaire est propre et renouvelable mais les équipements sont assez chers. Energie d origine végétale Les carburants d origine végétale (alcool de canne à sucre ou de colza par exemple) sont durables, bon marché et très performants. Ils sont compatibles avec les systèmes de transport actuels et futurs, et sont beaucoup moins polluants. La fabrication de ces carburants représente une part minuscule par rapport à celle des carburants traditionnels (issus des énergies fossiles). Accumulateurs et piles Ils permettent de stocker de l électricité et de faire fonctionner des appareils électriques qui seront autonomes. C est une source d énergie électrique obtenue par transformation directe d énergie chimique lors de son utilisation. Ces produits chimiques sont difficiles à recycler. Il existe aussi des accumulateurs rechargeables destinés à des utilisations variées : Exemples : au nickel-cadmium, nickel métal-hydrure et lithium-ion pour les outillages, les microordinateurs, les téléphones portables, les voitures La pile à combustible est chargée de produire l'électricité à partir de l hydrogène d un réservoir et de l oxygène de l air ambiant. Elle ne pollue pas mais a un temps d autonomie assez court. On commence à l utiliser pour des voitures L énergie éolienne (du vent) L énergie éolienne est une des plus ancienne source d énergie connue. Une éolienne récupère l énergie du vent dont la force actionne les pales d un rotor. L énergie mécanique produite est transformée en énergie électrique. C est une énergie propre. Le vent est une énergie renouvelable et gratuite. Mais les éoliennes transforment parfois le paysage et font du bruit.

7 FAMILLE AUTOMOBILE Le grand père FAMILLE AUTOMOBILE La grand mère FAMILLE AUTOMOBILE Le père Fardier 1 De quel siècle date cette invention? Daimler (1889) 1 Quel type d'énergie est utilisé? Traction Avant (1934) 1 Donne une fonction technique d'un pneumatique FAMILLE AUTOMOBILE La mère FAMILLE AUTOMOBILE Le fils FAMILLE AUTOMOBILE La fille DS (1955) 1 Donne 1 exemple d'avancée technologique. Prius Hybride (2004) 1 Quels sont les types d énergie utilisés? Honda à Pile à combustible (2005) 1 Quel est le type d énergie utilisé? A l'aide du tableau récapitulatif de l'évolution de l'automobile et de tes connaissances : - Réponds à la question posée sur chaque carte - Pour chaque carte, invente une deuxième question qui portera de préférence sur les fonctions de l'automobile, les matériaux, les énergies ou l'évolution. Écris proprement cette question et sa réponse sur chaque carte

8 Énergies utilisées pour un objet technique: L avion Rappel de la fonction d usage d un avion :.. Lis les fiches «les différents types d énergie» et «tableau récapitulatif de l évolution de l avion» puis remplis le tableau ci-dessous : * indique le type d énergie utilisée pour chaque avion * dans la dernière colonne écris + ou + + ou (+ pour les moins polluants et pour les plus polluants) Date de l invention Nom de l objet technique 1897 Avion de Clément Ader 1907 Voisin Farman 1919 JUNKERS F Caravelle 1969 Concorde Boeing Airbus A Icaré Airbus A Ipanema Type d énergie utilisée Pollution A l aide des informations données sur les documents «les différents types d énergie» et «tableau récapitulatif de l évolution de l avion», explique les problèmes rencontrés qui ont entraîné une évolution du type d énergie utilisé Quel est le premier avion pour lequel le problème d économie d énergie est envisagé lors de sa conception?...

9 Crée une frise historique datée avec ces avions, en utilisant pour chaque objet technique une couleur correspondant au type d énergie utilisée : Vert pour une énergie d origine végétale Noir pour une énergie fossile Rouge pour les piles ou accumulateur Bleu pour une énergie solaire Puis situe ton année de naissance avec une flèche jaune

10 TABLEAU RECAPITULATIF DE L EVOLUTION DE L AVION Date de l invention Nom de l objet technique 1897 Avion de Clément Ader Photo des différents objets techniques Caractéristiques de l objet technique Les ailes sont en soie et la structure en bois. Le poids des deux moteurs à vapeur (utilisant de l alcool comme carburant) et de l hélice en bambou ne permet que la réalisation de quelques bonds 1907 Voisin Farman Premier appareil capable de voler un kilomètre en ligne droite. Il est muni d 1 moteur à explosion qui entraîne une hélice et qui utilise de l essence comme carburant JUNKERS F-13 Premier monoplan en métal avec un moteur à pistons (le carburant utilisé est l essence) 10 passagers Vitesse 220km/h Autonomie 789 km Caravelle Propulsion réalisée grâce à des moteurs à réaction alimentés au kérosène. Implantation arrière des moteurs pour le confort des passagers 139 passagers Vitesse 600km/h Autonomie 2000km 1969 Concorde 001 Avion de transport supersonique. Nouveau moteur (alimenté au kérosène) capable de dépasser le mur du son (1200 km/h) Matériaux nouveaux 100 passagers Vitesse 2200km/h Autonomie 6200 km 1970 Boeing 747 Propulsion réalisée grâce à des moteurs à réaction alimentés au kérosène. 300 à 450 passagers Vitesse 900 km/h Autonomie 6450 km.

11 1988 Airbus A Icaré Airbus A Ipanema Réacteurs de nouvelle génération qui consomment moins de kérosène Le pilotage peut s'effectuer entièrement sous le contrôle d'ordinateurs de bord. Utilisation de matériaux composites pour les ailes et le fuselage + de confort 150 passagers Vitesse 840 km/h Autonomie 4800 km Avion à propulsion solaire Ses ailes sont recouvertes de 21 m 2 de cellules photovoltaïques. Il pèse 270 kg et un moteur électrique de 12 kw lui permet de décoller. Une fois l'altitude désirée atteinte, le pilote peut couper le moteur et laisser l'avion planer. 1 essai en 2005 Les premiers avions seront commercialisés dès Avion très gros porteur qui aurait un coût d'exploitation par siège inférieur de 15 à 20 % grâce notamment à une consommation plus faible en kérosène Envergure: 79,8 m Longueur: 73 m Distance franchissable: environ km Vitesse de croisière: environ 1040 km/h Vitesse maximale: environ 1090 km/h Motorisation: 4 réacteurs 20 roues Capacité: 555 passagers en utilisation normale (maximum 853) Avion utilisant un carburant d origine végétale (alcool de canne à sucre) qui permet une augmentation de la puissance d'environ 5%. Réalisé pour le Brésil où la production d alcool de canne à sucre est abondante, bon marché et facilement disponible.

12 LES REJETS ENERGETIQUES LIES AUX TRANSPORTS Travail sur le site Dans ce site, tu découvriras les rejets énergétiques liés aux transports et leur effet sur l environnement. 1- Lance le logiciel Internet Explorer 2- Dans la barre d adresse, efface google.fr 3- Tape l adresse du site à visiter : developpement-durable.psa.fr et valide 4- Sur la page d accueil du site, clique sur l onglet ENVIRONNEMENT puis sur la rubrique Effet de serre Une animation se déroule Pour visualiser d autres images de l animation, clique sur Pour arrêter ou faire avancer l animation, clique sur Regarde l animation et réponds aux questions suivantes : 1- Qu est ce que l effet de serre? 2- Dans le monde en 1990, quel est le pourcentage de gaz à effet de serre produit par les transports?

13 3- Quels sont les autres secteurs polluants produisant des gaz à effet de serre? 4- Sachant que les transports polluants utilisent des combustibles fossiles, quel est le gaz à effet de serre produit par les transports? 5- * Quelle est la durée de vie du CO²? * A quoi correspond elle? 6- Les transports sont responsables de prés de.. des émissions de CO² dont. pour l automobile. 7- Remplis le tableau suivant : Production de CO² pour 1 kilomètre parcouru Entre 1983 et 2003, la production de CO² pour 1 kilomètre parcouru augmente diminue 8- * De combien faudrait il diminuer la production des gaz à effet de serre d ici 100 ans pour stabiliser leur concentration dans l atmosphère à un niveau acceptable? * Que font les industries automobiles dans ce sens?

14 L ENERGIE DANS LES TRANSPORTS Travail sur le site Dans ce site du commissariat à l énergie atomique, tu découvriras les différentes énergies utilisées pour les transports. Lance le logiciel Internet Explorer Dans la barre d adresse, efface google.fr Tape l adresse du site à visiter : cea.fr et valide Sur la page d accueil du site, clique sur la rubrique Espace Jeunes puis sur la rubrique L énergie 1- Choisis l animation L énergie dans les transports 2- Regarde l animation et indique quels modes de transport utilisent chaque énergie: 1. L'essence sans plomb :.. 2. L'électricité : 3. Le gazole : Le kérosène : Le GPL :. 6. Le gaz : Les biocarburants : 3- Choisis l animation L énergie du futur 4- Regarde l animation et réponds aux questions suivantes : Sur quelle nouvelle énergie permettant le fonctionnement des voitures les chercheurs travaillent-ils? Quel est le principal avantage de cette énergie? Quel problème faut-il résoudre pour que cette nouvelle énergie soit utilisable à grande échelle? Quelle énergie remplace-t-elle?