L ÉDUCATION AU DÉVELOPPEMENT DURABLE et L UTILISATION DES AFFICHES «L ÉNERGIE Quels choix pour demain?»

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1 L ÉDUCATION AU DÉVELOPPEMENT DURABLE et L UTILISATION DES AFFICHES «L ÉNERGIE Quels choix pour demain?» Philippe Delforge - Maître-ressource en Sciences

2 1 - Qu est-ce que l énergie? Comment peut-on définir l énergie? Sous quelles formes se manifeste-t-elle? Effectuer un classement de ces images :

3 . «Chaleur» Énergie thermique «Électricité» Énergie électrique «Mouvement» Énergie mécanique Dans la nature Activités humaines

4 Quelle trace écrite pour cette activité? Qu est-ce que l énergie? L'énergie, c est ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement. L énergie existe sous trois formes : thermique (température) : ex : le soleil, le feu, le chauffage électrique : ex : un éclair, une lampe mécanique (mouvement) : ex : le vent, l action de bouger On ne peut pas fabriquer de l énergie. On ne peut que la transformer. Ex : Lorsque l on fait du vélo Énergie de départ transformation énergie obtenue mécanique (pédaler) dynamo électrique (vers la lampe)

5 Séquence électricité Séquence : A - Allumer la lampe (avec un pile plate, une pile ronde). B - Allumer la lampe à distance. C - Interrompre / rétablir le courant. D - Isolant ou conducteur? Parlons électricité Qu est-ce qu une lampe? Une ampoule? Quand utiliser les mots «plot», «culot»? Peut-on définir ce qu est le courant électrique? Peut-on définir un circuit? La pile : lames ou bornes Isolant ou conducteur, comment amener ces notions? D autres questionnements possibles - Comment allumer deux lampes? - Sans interrupteur, comment éteindre deux lampes à la fois? - Avec un interrupteur, comment éteindre deux lampes à la fois? - Sans interrupteur, comment n éteindre qu une lampe sur les deux? - Avec un interrupteur, comment n éteindre qu une lampe sur les deux? - Quels sont les avantages et les inconvénients d un montage en série? - Quels sont les avantages et les inconvénients d un montage en dérivation? - L eau est-elle conductrice? Comment le prouver?

6 Séquence électricité A - Comment allumer la lampe?

7 Séquence électricité B - Comment allumer la lampe à distance?

8 Séquence électricité C - Comment interrompre / rétablir le courant?

9 Séquence électricité D - Comment savoir si un objet laisse circuler le courant?

10 Séquence électricité E Un prolongement possible : Fabrication de jeux électriques

11 Séquence électricité D autres questionnements possibles

12 Séquence électricité Parlons électricité Qu est-ce qu une lampe? Une ampoule? La lampe est l objet qui transforme l électricité en lumière. L ampoule est l enveloppe de verre qui protège le filament. Quand utiliser les mots «plot», «culot»? quand on en a besoin! (allumer la lampe avec juste pile+lampe) Peut-on définir ce qu est le courant électrique? Non, c est une circulation d électrons (courant restera donc imprécis, implicite). On peut dire que l électricité ou l énergie circule. Peut-on définir un circuit? Oui, si on a suivi l intégralité du chemin de l électricité. La pile : lames ou bornes? On peut parler de bornes si on veut généraliser à tous les types de piles. Isolant ou conducteur, comment amener ces notions? Tâtonner, dresser 2 listes d objets («ça s allume» ou pas), 2 listes de matières, chercher un terme générique pour chaque liste. Pour faire simple : partir d un besoin, construire un concept avant d introduire des mots.

13 Séquence électricité : vers les énergies renouvelables Comment allumer la lampe en utilisant l énergie musculaire? Matériel disponible : - 1 lampe - des fils électriques - 1 pile - 1 dynamo - 1 génératrice manuelle Énergie de départ Objet utilisé pour la transformation Énergie obtenue

14 Séquence électricité : vers les énergies renouvelables Comment allumer la lampe / faire tourner l hélice en utilisant l énergie solaire? Matériel disponible : - 1 DEL sur son circuit imprimé - des fils électriques - 1 cellule photovoltaïque - 1 moteur solaire avec une hélice Énergie de départ Objet utilisé pour la transformation Énergie obtenue

15 Séquence électricité : vers les énergies renouvelables Comment soulever un objet en utilisant la force du vent? Énergie de départ Objet utilisé pour la transformation Énergie obtenue

16 Séquence électricité : vers les énergies renouvelables Technologie : analyse de fonctionnement d objets

17 Séquence électricité : vers les énergies renouvelables Technologie : analyse de fonctionnement d objets

18 Séquence électricité : vers les énergies renouvelables Technologie : analyse de fonctionnement d objets

19 2 - Pourquoi avons-nous besoin d énergie? Le jeu des 7 familles des utilisations de l énergie

20 3 - D où vient l énergie que nous utilisons? Observation des affiches de l exposition Le Développement Durable, Pourquoi? n 3 L ÉNERGIE Quels choix pour demain? «Comment obtenir de l énergie?»

21 L ÉNERGIE Quels choix pour demain? «Comment obtenir de l énergie?» Tri d étiquettes

22 3 - D où vient l énergie que nous utilisons? Non renouvelable Renouvelable Charbon Soleil Gaz Vent Pétrole Eau Uranium Géothermie Biomasse Plantes Déchets

23 3 - D où vient l énergie que nous utilisons?

24 L utilisation de l énergie au cours du temps : PISTES D ACTIVITÉS ( merci à Christophe LENOUVEL, MRS ROUEN) FEU : - rôle du souffle ou du vent dans une combustion : souffle, vent, sèche-cheveux - chauffer une quantité donnée d eau : analyser le rendement (durée, dépense énergétique ) EAU ET VENT : - moulin à eau, moulin à voiles, - bateaux à voile, roue à aube AIR, VAPEUR, ÉNERGIE THERMIQUE - turbine à vapeur (tube métallique, bougies, turbine en carton ou alu), - montgolfière (papier de soie, sèche-cheveux), - fusée à eau, - force pneumatique (seringues, durites souples), - thermodynamique (fabrication d un bouteille isolante)

25 L utilisation de l énergie au cours du temps : CARBURANTS FOSSILES : charbon, pétrole et gaz naturel - fonctionnement et fabrication d une lampe à huile, à pétrole - analyse d une combustion : consommation de comburant, qualité - prévention : une combustion nécessite la présence d un combustible et d un comburant ainsi qu une élévation de la température initiale (allumette par exemple) ÉLECTRICITÉ OBJETS TECHNOLOGIQUES - les leviers, les poulies, les engrenages : effets, fonctionnement, notion de couple - étude d objets divers : catapulte, chignole, grues. (cf. Fiches connaissances 24 et 25) JOUETS MÉCANIQUES - équilibres et déséquilibres : culbuto, centre de gravité - force centrifuge et centripète : essorer, - inertie : voitures à friction, yo-yo Ces pistes doivent mettre en évidence les notions sous-jacentes : transformation de l énergie, pertes dues thermiques, liées au frottement, notion de rendement. Ces variables peuvent être facilement mises en évidence : faire fonctionner un véhicule électrique dont on modifiera les caractéristiques : voltage différent pour la pile ou le moteur, masse à transporter, taille des contacts au sol

26 PROLONGEMENTS DE CETTE ACTIVITÉ VERS LE DÉVELOPPEMENT DURABLE Social : Accès à l énergie dans le monde. Répartition des ressources pour la production d énergie. Environnement : Impacts sur l environnement de la production d énergie (centrales) et de la consommation d énergie (chauffage, transport ). Économique: Coût des différentes méthodes de fourniture d énergie, dont long terme (déchets, démantèlement). Consommation et économies d énergie. Les sources d énergie (dont énergies renouvelables) Les utilisations de l énergie Les formes d énergie L énergie : qu est-ce que c est?

27 PROLONGEMENTS DE CETTE ACTIVITÉ VERS LE DÉVELOPPEMENT DURABLE L ÉNERGIE Quels choix pour demain? Social : Accès à l énergie dans le monde. Répartition des ressources pour la production d énergie. Environnement : Impacts sur l environnement de la production d énergie (centrales) et de la consommation d énergie (chauffage, transport ). Économique: Coût des différentes méthodes de fourniture d énergie, dont long terme (déchets, démantèlement). Consommation et économies d énergie.

28 Lecture en commentaires d affiche dans une classe de CE2 / CM1 «C est parce qu ils ressourcent mal leur répartie» Quels sont ces points blancs? Qu est-ce qui peut faire de la lumière dans la nuit? Est-ce possible qu il fasse nuit sur toute la surface de la Terre au même moment? Afrique «plongée dans la nuit» : «Ils ont des villages et des animaux mais ne peuvent pas avoir d électricité parce qu il n y a pas de courant» «Ils n ont pas assez d argent pour acheter des lampadaires et de l électricité» «En Afrique, ils sont dans le désert»

29 «Penser global, agir local» «Nous sommes le Monde»

30 VERS LE DÉVELOPPEMENT DURABLE Passer à l action au quotidien : charte rédigée par des élèves de CE2 / CM1

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32 Le Développement Durable, Pourquoi? n 3 L ÉNERGIE Quels choix pour demain? D autres méthodes d utilisation des affiches : Lecture d une affiche par étape (anticipation) Sélection d affiches pour organiser un débat Utilisation des affiches par 2 : comparatif (voir GRP) D autres ressources libres de droit : Extrait du film «Home»

33 Pourquoi faut-il économiser l énergie? - Les animaux et les plantes vivent en ayant recours à leur propre énergie. - Cette énergie a toujours pour origine l énergie du soleil. - Pendant la plus grande partie de l humanité, les hommes ont vécu du soleil. Cela correspond à une quantité d énergie à laquelle chaque homme «avait droit». De à il y a ans, la population n a jamais dépassé le milliard. ÉQUILIBRE - Le recours par les hommes à d autres sources d énergie (notamment aux énergies dites fossiles (pétrole, gaz, charbon) vieilles de années et qui proviennent également de l énergie solaire) que la sienne a permis l augmentation de la population mais a rompu cet équilibre de circulation d énergie en remettant «en circuit» des énergies isolées du cycle de circulation de l énergie. - L extraction, la transformation, le transport et l utilisation de cette énergie a des conséquences négatives sur l environnement en perturbant les équilibres naturels (eau, climat ) de la planète. - C est pour limiter ces conséquences qu il est important d économiser l énergie.

34 5 Consommations et économies d énergie : MONDE

35 5 Consommations et économies d énergie : FRANCE

36 5 Consommations et économies d énergie : PARTICULIERS Consommation d ÉNERGIE dans un foyer : Chauffage : 69% Eau chaude : 12% Éclairage et électroménager : 12% Cuisson : 7% Consommation d électricité des ménages : éclairage, appareils électroménagers, audiovisuels 46% chauffage 32% eau chaude sanitaire 15% cuisson 7% (source : ADEME)

37 5 Consommations et économies d énergie : PARTICULIERS Répartition de la consommation domestique des appareils électriques

38 5 Consommations et économies d énergie : Quelques chiffres : PARTICULIERS - Les veilles des appareils électriques consomment 150 à 500 kw / ménage / an. - Éclairage : Les équivalences Ampoule classique Lampes à basse consommation (LBC) 40 W 9 W 60 W 11 W 75 W 15 W - Chauffage : 100 W 20W 1 C de moins = 7% de consommation d énergie en moins. - Isolation : Économies d énergie liées à l isolation : - toits et murs : 10 à 30% - fenêtres à double vitrage : 10% en moyenne - planchers au-dessus du garage ou du vide sanitaire : 5 à 10%