PRÉSENTATION TRANSFERTS THERMIQUES. Exemples d expériences de cours Illustration des différents modes de transferts
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- Colette Mercier
- il y a 8 ans
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1 FICHE 1 Titre Type d'activité Objectifs de l activité Références par rapport au programme PRÉSENTATION TRANSFERTS THERMIQUES Exemples d expériences de cours Illustration des différents modes de transferts Cette activité illustre le thème de L'HABITAT et le sous thème Gestion de l'énergie dans l'habitat en classe de 1 ère STI 2D Notions et contenus Transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement Compétences attendues Décrire qualitativement les trois modes de transferts thermiques en citant des exemples. Prévoir le sens d'un transfert thermique entre deux systèmes dans des cas concrets ainsi que leur état final. Conditions de mise en œuvre Remarques Prérequis : acquis de 2 nde Durée :1h Contraintes matérielles : pas de contraintes particulières Auteur Mme Charre
2 FICHE 2 LISTE DU MATÉRIEL EXPERIENCE : CONDUCTION Le matériel nécessaire aux manipulations disposé sur la paillasse du professeur. Tige métallique avec un support pour la fixer Cire Source de chaleur : bec Bunsen ou briquet Le matériel nécessaire aux manipulations disposé sur la paillasse des élèves. Tige métallique avec un support pour la fixer Cire Source de chaleur : bec Bunsen ou briquet EXPERIENCE : CONVECTION Le matériel nécessaire aux manipulations disposé sur la paillasse du professeur. Bécher Eau Encre Source de chaleur : plaque chauffante ou thermoplongeur Le matériel nécessaire aux manipulations disposé sur la paillasse des élèves. Bécher Eau Encre Source de chaleur : plaque chauffante ou thermoplongeur EXPERIENCE : RAYONNEMENT Le matériel nécessaire aux manipulations disposé sur la paillasse du professeur. Feuille de papier noir Loupe de grand diamètre Lumière du Soleil Cloche à vide Le matériel nécessaire aux manipulations disposé sur la paillasse des élèves. Feuille de papier noir Loupe de grand diamètre Lumière du Soleil Cloche à vide
3 FICHE 3 EXEMPLES D EXPERIMENTATION POUR ILLUSTRER LES TROIS MODES DE TRANSFERTS THERMIQUES FICHE POUR LE PROFESSEUR I. EXPERIENCE : conduction Sur une tige métallique, fixée horizontalement, déposer de petites boules de cire de bougie. Chauffer une extrémité de la barre à l'aide d'une flamme. boules de cire tige métallique horizontale Observations : Les boules de cire fondent les unes après les autres, à partir de l extrémité chauffée. bougie Le transfert thermique dans la barre se fait de proche en proche (sans transfert de matière) de la partie chaude vers la partie froide. Ce mode de transfert thermique s'appelle la conduction. II. EXPERIENCE : convection Dans un bécher, on place quelques gouttes d'encre bleue issue d'une cartouche. On laisse reposer le liquide : l'eau située au fond du bécher se colore. Chauffons légèrement le fond du bécher. Observations : Des filets bleus montent vers la surface. On observe un mouvement des parties chaudes vers les parties froides. avant chauffage pendant le chauffage après chauffage Le transfert thermique s'effectue avec transport de matière (fluide) de la partie chaude vers la partie froide. Ce mode de transfert thermique s'appelle la convection. III. EXPERIENCE : rayonnement Au soleil on place un bout de papier noir. On place une loupe entre la source et le papier. soleil Observations : Le papier brule. loupe papier noir
4 La température d un objet placé en plein soleil augmente : il y a transfert d énergie du soleil vers cet objet. Les radiations du soleil assurent un transfert d énergie depuis la source jusqu à l objet qui le reçoit. Ce transfert d'énergie peut s'effectuer même dans le vide, on l appelle rayonnement. Question supplémentaire : «Le papier noir brûlerait-il si on réalisait l expérience dans le vide?» Pour illustrer la réponse à la question : Placer le bout de papier en train de brûler sous une cloche à vide pour montrer que la combustion n est plus possible. IV. APPLICATIONS : Identification des modes de transfert thermique Déterminer pour les exemples suivant le principal mode de transfert thermique (conduction / convection / rayonnement) Système Mur Four à chaleur tournante Chauffe eau solaire Radiateurs électriques Plaques électriques de cuisinière Sèche cheveux Mode de transfert
5 FICHE 4 EXEMPLES D EXPERIMENTATION POUR ILLUSTRER LES TROIS MODES DE TRANSFERTS THERMIQUES FICHE ÉLÈVE I. EXPERIENCE : conduction boules de cire Sur une tige métallique, fixée horizontalement, déposer de petites boules de cire de bougie. Chauffer une extrémité de la barre à l'aide tige métallique horizontale d'une flamme. Qu'observez-vous? bougie II. EXPERIENCE : convection Dans un bécher, placer quelques gouttes d'encre bleue issue d'une cartouche. Laisser reposer le liquide jusqu'à ce que l'eau située au fond du bécher se colore. Placer le bécher sur la plaque chauffante. Qu'observez-vous? Représenter le bécher avant et après le chauffage dans le cadre ci-dessus avant chauffage après chauffage III. EXPERIENCE : rayonnement soleil Au soleil on place un bout de papier noir. On place une loupe entre la source et le papier. Qu'observez-vous?. loupe papier noir Le papier noir brûlerait-il si on réalisait l expérience dans le vide?
6 IV. APPLICATIONS : identification des modes de transfert thermique Déterminer pour les exemples suivant le principal mode de transfert thermique (conduction / convection / rayonnement) Système Mur Four à chaleur tournante Chauffe eau solaire Radiateurs électriques Plaques électriques de cuisinière Sèche cheveux Mode de transfert
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