2 nd -tp-p2-23 Chapitre 2 : l'utilisation indirecte de l'énergie solaire Objectifs : comprendre les effets globaux de l'énergie solaire - modéliser

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Dominique Bois
il y a 6 ans
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1 Objectifs : comprendre les effets globaux de l'énergie solaire - modéliser Observation : l'énergie solaire permet la production de matière par les végétaux chlorophylliens, seulement 1% de cette énergie est utilisée. Problème : comment le reste de l'énergie solaire peut-il être utilisé par l'homme? Matériel : livre p. 118, globe, lampes, entonnoirs, modèle de courant, glace, colorants, boite de pétri, Google earth. Capacités et attitudes Activités expérimentales Compétences 1 - Comprendre les mouvements La répartition de l'énergie solaire Expérience 1, comparer les énergies reçues dans différents endroits du globe. Réaliser une manipulation d'après un protocole Réaliser une manipulation d'après un protocole Recenser, extraire et organiser des informations. Utiliser un logiciel de données Mise en relation de données Mise en relation de données Faire preuve d'esprit critique Les mouvements des enveloppes fluides Expérience 2 et 3, donner les conséquences de l'énergie solaire sur l'eau. 2 - Les résultats La circulation générale (courants océaniques / atmosphériques) Comparer les modes de dispersion des polluants, vitesses, directions Choisir : la planète Terre et son environnement (télécharger un des kmz) dans l'atmosphère (Pinatubo ou Tchernobyl) ou dans l'hydrosphère (Erika ou CFC). Voir documents p. 4 et 5. Expliquer les déplacements. Bilan Donner les conséquences de l'énergie solaire sur la terre et les conséquences en terme d'énergie utilisable par l'homme (voir livre p. 130, 136 et 143). Rédaction d un compte-rendu sur feuille double faisant apparaître la démarche expérimentale. Expérimenter, modéliser, extraire et exploiter des informations (documents météorologiques et/ou images satellitales et/ou documents océanographiques, etc.) et les mettre en relation pour comprendre l effet de l énergie solaire sur un exemple de circulation (atmosphérique ou hydrosphérique). Construire une argumentation (de nature manipulatoire et/ou documentaire) pour montrer l inégale répartition de la quantité d énergie solaire reçue selon la latitude, et ses conséquences. 1

2 Expérience 1 : modéliser l'énergie reçue. Le soleil étant énorme par rapport à la Terre, les rayons solaires qui nous parviennent sont considérés horizontaux et parallèles entre eux. Afin de modéliser l'énergie solaire reçue on éclaire le globe, avec une lampe par l'intermédiaire d'un entonnoir. Poser le globe sur le support en liège, l axe de rotation de la planète étant vertical. Placer une bande de papier millimétré sur le globe, allumer la lampe, puis intercaler l'entonnoir, entre le globe et la lampe. La feuille doit être éclairée par le trou de l'entonnoir, celui-ci permet de former des faisceaux lumineux et de délimiter des «taches» lumineuses sur le globe. Délimiter au crayon le contour de taches lumineuses éclairées à l'équateur (0 ), à 45 et à 65 de latitude. Déterminer la surface éclairée à l'équateur en mm 2 (considérer cette surface comme l'unité soit -1- puis exprimer les deux autres surfaces. Comparer la surface et la luminosité des zones éclairées aux différentes latitudes repérées. En déduire la quantité d'énergie reçue suivant les latitudes. Expérience 2 : modélisation des courants océaniques profonds. Le dispositif expérimental est constitué de deux tubes reliés par deux tubes superposés. Placer dans le compartiment 1B de la glace, dans le compartiment 2B de l'eau chaude puis dans le compartiment 1A de l'eau froide (colorée en bleu) et dans le compartiment 2A de l'eau chaude. 1 A 2 A 1 B 2B Observer les circulations. Réaliser un schéma légendé du montage pendant l'expérience. Interpréter les résultats. Conclure sur les conséquences dans l'environnement. Expérience 3 : pour chaque demi groupe : éclairer, une boite de pétri contenant 2 ml d'eau, à 2 cm ou à 20 cm. Donner les résultats. Conclure sur les conséquences de l'énergie solaire dans l'environnement. 2

3 Saisons, équinoxes, solstices, aphélie, périhélie,.. équinoxe d automne - 22/09- automne été solstice d hiver - 21/12- SOLEIL périhélie (3 janvier) 146x10 6 km foyer foyer 151x10 6 km aphélie (4 juillet) hiver solstice d été - 21/06- équinoxe de printemps - 20/03- printemps 3

4 La circulation thermohaline courant chaud de surface courant froid de profondeur 4

5 Circulation atmosphérique méridienne - période d équinoxe - km 15 jet streams 10 tropopause 9 5 cellule polaire cellule de Ferrel cellule de Hadley HP BP HP BP 90 vents d Est 60 vents d Ouest 30 alizés 0 ZDP ZDP : zone de divergence polaire ZCIT : zone de convergence intertropicale BP : basse pression ; HP : haute pression front polaire HP subtropicale ZCIT 5

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