Les caractéristiques d une pile (leçon 1) Classe: Élémentaire Sujet: Sciences primaires Introduction Dans ces deux leçons combinées, les élèves discuteront de la fonction de la pile en tant que source d énergie. Les élèves examineront plusieurs types de piles primaires (non rechargeables) et secondaires (rechargeables) et identifieront les points communs des deux types de pile. Dans la deuxième leçon, les élèves calculeront le nombre d appareils électroniques qu ils utilisent chaque jour. Ils expliqueront pourquoi jeter les piles est dangereux pour l environnement; puis exploreront les différentes manières de bien recycler les piles. Objectifs À la fin de la leçon, les élèves Identifieront les types de pile : primaires et secondaires Feront un dessin de la représentation de l utilisation et du nombre de piles utilisées quotidiennement dans leur vie Expliqueront en un résumé que les piles sont potentiellement dangereuses pour l environnement Suggèreront différentes façons de s assurer que les piles soient bien recyclées Matériel Une lampe de poche Une radio à transistors Une montre Un téléphone cellulaire Une télécommande (tout objet qui fonctionne avec les piles) Ressources Feuille de travail 1a Renseignements généraux d une pile Feuille de travail 1 b Station d une pile Feuille de travail 1c Enquête auprès des ménages Procédure Quatre types de pile : AAA, C, D (primaires [non rechargeables] et secondaires [rechargeables]), pile des téléphones cellulaires, pile d une montre, etc. (Assurez-vous d avoir des exemples pour les piles primaires et secondaires.) 1. L enseignant présente un nombre d objets différents à la classe : une lampe de poche, une radio, un appareil photo numérique, une montre, un téléphone cellulaire, etc. Les élèves sont appelés à identifier le point commun entre tous ces objets. Indice: quel est l outil qui leur permet de fonctionner? 2. L enseignant introduit le sujet des piles une source d énergie qui convertit l énergie chimique en de l énergie électrique. L enseignant enlèvera les piles dans chaque objet afin que les élèves puissent les voir, puis il donnera un aperçu sur le fonctionnement des piles et sur leurs caractéristiques. (Lisez les Renseignements généraux d une pile.)
3. Les élèves seront placés en petits groupes pour visiter quatre ou cinq stations de pile. À chaque station, les élèves devront examiner une différente sorte de pile, l esquisser, étiqueter ses caractéristiques et identifier le type de pile examiné. (Feuille de travail 1 b Stations d une pile). Chaque élève aura besoin d une copie de la feuille de travail pour chaque station. 4. Les élèves parleront collectivement de leurs trouvailles. 5. Les élèves seront informés qu au cours de leur prochaine leçon, ils parleront des piles primaires (non rechargeables) et secondaires (rechargeables). Au cours de la préparation, ils devront remplir la feuille de travail 1c- Enquête auprès des ménages, sur laquelle ils devront suivre des types d appareils ménagers qui nécessitent l utilisation des piles ainsi que le nombre de piles utilisées pour chaque appareil. Veuillez demander aux élèves de ne pas remplir les totaux en bas de page.
Les caractéristiques d une pile (leçon 2) Introduction Dans cette leçon, les élèves calculeront le nombre de piles utilisées dans leur maison et considéreront les avantages de l utilisation des piles secondaires comparée à l utilisation des piles primaires. Les élèves discuteront des risques environnementaux des piles et du recyclage des piles lorsqu elles ne peuvent plus être utilisées. Procédure 1. Les élèves doivent partager leurs enquêtes faites auprès des ménages. Quels étaient quelques exemples des choses que vous avez trouvés? (Après avoir partagé des exemples, les élèves peuvent choisir d ajouter des objets additionnels à leurs enquêtes.) Les élèves devront faire le total des piles listées. Quel était leur nombre total? Combien des piles listées étaient primaires et secondaires? Les élèves devront partager leurs nombres avec les autres. Quel est le nombre total des piles de chaque maison dans la classe? Quel est le total de piles primaires et secondaires dans la classe? Est-ce possible d estimer le nombre de piles primaires et secondaires de chaque maison à l école? 2. Pour une activité supplémentaire de mathématiques, les élèves pourraient créer un diagramme à barres ou un graphique circulaire illustrant le nombre de piles primaires et secondaires trouvées dans chaque maison ou dans toute la classe. 3. L objectif de ces estimations est de permettre aux élèves de penser au nombre de piles utilisées dans chaque maison et sur ce qui arrive aux piles lorsqu elles sont jetées. De quelle façon l utilisation des piles secondaires aiderait à limiter le nombre de piles qui sont quotidiennement jetées? Est-il préférable pour les familles d utiliser les piles primaires ou secondaires? Pourquoi? Comment se débarrasser de façon appropriée des piles? 4. Partagez avec vos élèves les statistiques canadiennes sur l élimination des piles et sur les dangers du débarras des piles dans les poubelles ou décharges. Plusieurs matériaux toxiques tels que le plomb, le mercure et le cadmium sont utilisés pour plusieurs types de pile. Lorsqu une pile ne fonctionne plus, elle doit être jetée de manière appropriée pour éviter les problèmes environnementaux. Les piles sont une forme de déchet électronique. D après un rapport de 2007 par Environnement Canada, les Canadiens auront jeté plus de 495 millions de piles d ici 2010 qui auraient pu être recyclées.
Ces piles couleront dans le sol, à l intérieur des décharges, et relâcheront des métaux lourds qui pourraient éventuellement se retrouver dans les systèmes d eaux. C est un risque de santé pour les citoyens locaux. D après le rapport, seulement 2 % des piles sont recyclées. Les centres de recyclage peuvent séparer ces métaux et utiliser le matériel qui permettra de créer de nouvelles piles ou d autres produits métalliques. Comment est-ce que le recyclage ou l utilisation des piles secondaires aide? Activités de prolongation Comment les élèves peuvent-ils faire la différence? Les élèves sont répartis en groupes pour explorer les questions suivantes : a. Que fait votre école? Est-ce que votre école possède un programme de recyclage de piles? Si oui, qui a organisé le programme? Comment fonctionne-t-il? Que se passe-t-il avec les piles lorsqu elles sont recyclées? Créez une campagne publicitaire pour le programme. Considérez les affiches, les publicités, les vidéos ou les productions digitales. b. Comment démarrer un programme de recyclage de pile? Démarrez un programme de recyclage s il n y en a pas en place! Trouvez les personnes à contacter et apprenez sur le fonctionnement. Comment ferez-vous la publicité à l école? Considérez les affiches, les publicités, les productions vidéos et digitales. c. Créer un guide sommaire sur l utilisation de la pile pour les familles. Quels sont les moyens de prolonger la durée de vie des piles? Les familles devraient-elles utiliser les piles primaires ou secondaires? Pourquoi? Comment les familles devraient-elles se débarrasser des piles usées? Préparez votre guide qui sera distribué aux familles par le biais de l école. d. Créez votre guide de recyclage de piles communautaire. Où peut-on recycler nos piles dans notre communauté? Faites une recherche sur des lieux potentiels de recyclage et créez un guide qui sera distribué aux familles dans votre salle de classe. e. La durée de vie des piles primaires/secondaires Une fois que les élèves travailleront sur leur projet, ils pourront, comme activité de prolongation, faire une expérience de comparaison de la durée de vie de chaque pile et le prix de la pile rechargeable versus le coût de la pile non rechargeable. L enseignant aura besoin de deux piles (du même volt) rechargeables et non rechargeables, et deux objets identiques tels que les lampes de poche. Assurez-vous d écrire le prix de chaque pile afin de les comparer plus tard. Allumez les lampes de poche et écrivez leur durée de temps lorsqu elles étaient allumées (vous pouvez choisir de les éteindre à la fin de la classe ou à la fin de la journée.) L expérience devra être faite un nombre de fois pour déterminer la durée de vie moyenne d une pile non rechargeable et d une pile rechargeable.
Feuille de travail 1a: Renseignements généraux sur la pile 1. Une pile donne de l énergie aux objets qui nécessitent l électricité pour leur fonctionnement Une pile est un appareil électrochimique qui contient deux ou plusieurs cellules électriquement connectées électriquement pour que l énergie chimique soit convertie en électricité. Les piles sont utiles, car elles permettent de transporter l électricité et d utiliser les appareils électroniques sur des lieux tels que les parcs ou les plages qui ne possèdent pas des cordons d alimentation d électricité. 2. Les pôles Dans une pile, chaque cellule qui contient de l énergie électrique dans un état chimique a deux électrodes qui réagissent avec l élément chimique et entre eux pour relâcher l énergie. Les deux extrémités en fer de la pile sont appelées des pôles. Généralement, la pile a un pôle plat (le pôle négatif [-]) et un autre pôle formé comme un bouton (le pôle positif [+]). 3. Les piles primaires et secondaires Bien qu il existe différents types, formes, et tailles des piles, elles sont placées dans deux larges catégories: a. Les piles primaires b. Les piles secondaires A. Les piles primaires (non rechargeables ou jetables). Elles sont utilisées puis jetées. On utilise des piles alcalines pour les lampes de poche. B. Les piles secondaires (rechargeables) se déchargent, mais elles sont rechargeables plusieurs fois. Des exemples incluent les batteries scellées d accumulateurs au plomb utilisées dans des voitures et des piles lithium-ion utilisées pour des appareils électroniques comme les ipod. 4. L enveloppe Toutes les piles rechargeables ont une connexion entre l électrode positive et le pôle positif. Le pôle positif est généralement l enveloppe qui contient les produits chimiques. L enveloppe d une pile est importante, car elle empêche d écoulement des produits chimiques.
5. Les parties principales Chaque pile possède quatre parties principales : A. Une électrode positive B. Une électrode négative C. L électrolyte une substance ou une solution pâteuse qui contient des particules remplies de charges qui peuvent créer un courant électrique. D. Le séparateur le matériel qui crée la séparation et l isolation. 6. Circuits et courants L électricité créée par une pile est un flux de petites particules invisibles appelées électrons qui se déplacent du bout d un métal de la pile à un autre comme un liquide. La voie choisie est appelée circuit. Lorsque l électricité circule dans un circuit, on l appelle courant. L électricité circule seulement d un pôle à un autre. Les électrodes positives et négatives doivent avoir une voie ou un circuit à suivre. Une fois que le circuit est complet, l électricité circule d une région avec un potentiel électrique élevé vers une région avec un potentiel électrique bas. La différence au niveau du potentiel électrique crée le déplacement électrique. 7. Les conducteurs et les isolants L électricité peut circuler à travers certains matériaux. Les matériaux qui permettent à l électricité de se circuler sont appelés des conducteurs. Les métaux sont généralement des bons conducteurs. Si l électricité ne peut pas se déplacer dans le matériel, ce matériel est appelé un isolant. 8. Les volts Toutes les piles possèdent un nombre suivi d une lettre «V». Cette lettre V représente les volts. Un volt est une unité électrique qui mesure la différence de potentiel électrique entre deux points dans un circuit électrique. La différence de potentiel électrique est le nombre de volts dans une pile. Cela explique pourquoi les durs électrons sont poussés à travers le circuit d une région de potentiel électrique élevé à une région de potentiel électrique bas. Les piles avec les nombres élevés sont une forte intensité. Vous pouvez rendre la différence de potentiel électrique plus forte en utilisant plusieurs piles.
Feuille de travail 1b: La station d une pile Nom Station Pile Primaire ou secondaire? Dessinez votre pile et étiquetez les termes suivants : Terminal + Terminal - Nombre de volts Taille/type ou fabricant Sommaire:
Feuille de travail 1c: Enquête auprès des ménages Quels sont les objets dans votre maison qui fonctionnent avec des piles? Combien de piles sont utilisées dans chaque appareil? Les piles sont-elles rechargeables? Remplissez le questionnaire suivant. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Appareil ménager Nombre de piles Rechargeable? (Oui ou non) Nombre total des piles: Piles rechargeables = Piles non rechargeables = Conçu en 1994, EcoKids est un programme pédagogique, environnemental et gratuit qui offre des ressources liées aux programmes scolaires ainsi que des activités aux écoles élémentaires afin d agir pour l environnement. Pour plus d informations, visitez ecokids.ca Les termes «Jour de la Terre» et «EcoKids» ainsi que le logo de Jour de la Terre sont des marques de commerce déposées de Jour de la Terre Canada (1991) Inc. Le numéro de l organisme de bienfaisance est nº 13195 378RR0001. L utilisation d une des marques de commerce déposées pour des raisons commerciales, promotionnelles et de communication est strictement interdite sans le consentement écrit de Jour de la Terre Canada.