Transferts thermiques

( Présentation générale de la séquence pédagogique |Thème du programme |Sous-thème |
|Vêtement et revêtement |Propriétés des matériaux |
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|Titre |« Recherche chaleur désespérément ! » |
| |Les transferts thermiques vus sous une approche phénoménologique |
| |ancrée sur le quotidien. |
|Type d'activité|Activité d'investigation par groupes |
|Conditions |durée |1H (1H 30 en intégrant les activités |
|de mise en | |expérimentales) |
|oeuvre | | |
| |acquis| |
|Partie concernée du programme |
|Notions et contenus |
|Capacités exigibles |
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|Transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement. |
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|Flux thermique. |
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|Conductivité thermique des matériaux. |
|Résistance thermique. |
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|? Décrire qualitativement les trois modes de transfert thermique en |
|citant des exemples. |
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|? Classer des matériaux selon leurs propriétés isolantes, leur |
|conductivité thermique étant donnée. |
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|? Définir la résistance thermique. |
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|? Déterminer la résistance thermique globale d'une paroi d'un système |
|constitué de différents matériaux. |
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|Compétences | |
|transversales |- faire preuve d'initiative, de ténacité et |
| |d'esprit critique |
| |- confronter ses représentations avec la réalité |
| |- observer en faisant preuve de curiosité |
| |- mobiliser ses connaissances, rechercher, |
| |extraire et organiser l'information utile fournie|
| |par un document, une situation, ou une |
| |expérience. |
| |- raisonner, démontrer, argumenter, exercer son |
| |esprit d'analyse |
| |- travailler en groupe |
|Mots clés de recherche |transferts thermiques, température, chaleur, |
| |conductivité thermique, flux thermique |
|Auteurs | |[pic] |
| |Marie-Gabrielle PLAT |[pic] |
| | |http://webpeda.ac-montpel|
| | |lier.fr/spc/ |
( Déroulement de la séquence pédagogique Fiches élèves Document support « Recherche chaleur désespérément ! » Une scène surprenante :
[pic] L'agent municipal est surpris par la situation présentée dans cette image
qui regroupe un certain nombre de comportements aberrants.
Différentes missions vous sont confiées. Un document réponse est mis à
votre disposition.
Mission N°1 : « Cherchez l'erreur ! »
Dresser une liste des attitudes aberrantes et anomalies de cette scène en
argumentant.
Mission N°2 : « La raison retrouvée »
On imagine une suite à cette histoire: l'agent de police réussit à
convaincre la famille (baptisée pour l'occasion « Excentric ») de
s'installer dans le chalet que l'on suppose récent et convenablement
équipée. Quels conseils leur donnerez-vous pour qu'ils se réchauffent ? Quels sont
les différents moyens possibles ? Sachant que la famille Excentric a besoin
d'arguments objectifs, vous tenterez de développer ces arguments en
proposant, par exemple, des expérimentations simples comme moyens de
vérification. La mission N°3 vous sera confiée une fois les premières réalisées : nous
tenons d'abord à vous tester ! En vérité, nous ne doutions pas de vos capacités ! Aussi, nous vous livrons
les prochaines missions. Mission N°3 : « Un scénario en forme de happy end »
Des élèves ont imaginé un scénario et on vous demande d'en faire une
critique argumentée. Les personnages de l'image s'installent donc dans le chalet et l'agent
demande à Mr Excentric de « fermer toutes les portes et fenêtres sans
oublier de tirer les rideaux » sans toutefois calfeutrer les aérations. - Toutes les recommandations de l'agent sont-elles nécessaires ?
Argumentez. L'agent désire savoir si « les fenêtres sont équipées de double vitrage ».
Mr Excentric le regarde, perplexe : il ne s'est jamais posé la question et
n'en voit pas l'intérêt.
- Et vous, qu'en pensez vous ? L'agent leur recommande ensuite de se vêtir de vêtements « chauds ».
- Qu'entend-il par « vêtements chauds » ? - Dans cette liste, lesquels conseillerez-vous à la famille
Excentric : T-shirts en coton, pulls en acrylique, pulls en laine,
sweats en fibre polaire, collants, jeans, parka en duvet, blouson
en cuir, un gilet en microfibre, un coupe-vent « style K-way »,
veste en poils de lapin. - A propos de la veste en poils de lapin, Mme Excentric indique
qu'elle mettra le côté fourrure à l'intérieur. Cela change t-il
quelque chose sachant que l'objectif est le même : « s'habiller
chaudement » ? Le chauffage au gaz est mis en route et Mme Excentric installe son bambin
tout près.
- De quelle manière l'enfant sera-t-il réchauffé ?
« Maintenant, il ne nous reste plus qu'à déguster une boisson chaude ! »
s'exclame Mme Excentric.
L'agent, voulant se montrer aimable, annonce qu'il a du café dans sa
bouteille thermos mais il réalise aussitôt qu'il n'en a qu'une petite
quantité.
Mr Excentric propose de préparer un délicieux chocolat chaud. Dès que
celui-ci est prêt, Mr Excentric verse la même quantité de boisson chaude
dans des bols de taille identique mais de matériau différent : un bol en
verre, un bol en aluminium, deux bols en plastique. Son épouse se précipite
sur le bol en aluminium et dit : « je vais en profiter pour me réchauffer
aussi les mains ! Et le visage en même temps !». - Comment Mme Excentric va-t-elle s'y prendre :
pour se réchauffer les mains ?
pour se réchauffer le visage ?
- Le choix du bol en aluminium a t-il une importance ? L'agent reçoit un appel sur son portable et ne peut donc boire
immédiatement son chocolat mais seulement au bout d'environ un quart
d'heure. - Sera-t-il réchauffé par la boisson ? Et si son appel avait duré 2
fois plus longtemps ?
- Aurait-on pu lui conseiller de choisir un bol en particulier ? Quelques instants plus tard, dans cette atmosphère douillette et
« réchauffée », l'Agent déclare : « Ah ! Comme cela fait du bien la
chaleur humaine ! Avec un temps pareil, plus on est nombreux, mieux on se
porte !». - Fait-il uniquement allusion à la compagnie agréable de la famille
Excentric ?
Mission N°4 : « Une demande de bilan » Distinguez-vous un ou plusieurs mécanismes de transmission de la chaleur ?
Vous pouvez vous appuyer sur les missions précédentes et/ou proposer
d'autres exemples issus du quotidien. Document réponses Mission N°1 : |Liste des attitudes aberrantes et anomalies |
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Mission N°2 : |Liste des différents moyens pour se réchauffer une fois les personnages |
|installés dans le chalet. |
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