ENERGIE 3

L'énergie solaire

Objectifs notionnels :

- L'absorption de l'énergie solaire dépend de la couleur de l'objet (d'autant facilitée que l'objet est foncé)

Compétences :
- Dans une expérimentation, contrôler des paramètres

Préparation matérielle :

- Récipients identiques (boites de conserve, ou pots de yaourts, boites de pellicule photo)
- Thermomètres courants à liquide ; ou glaçons

Activités des élèves :

ACTIVITE 1(collective orale ou par groupe par écrit)

Questionnement concernant la couleur d'objets placés au soleil : vêtements d'hiver ou d'été, teinte des camions frigorifiques, des maisons des « pays chauds », des capteurs solaires etc... Des documents peuvent illustrer ces situations.

L'hypothèse à faire ressortir et à tester est celle de la couleur pour l'élévation de température.

Comment vérifier ? Il est essentiel de vérifier le réinvestissement du contrôle des paramètres travaillés antérieurement. Ainsi, dans une demande de comparaison de chauffage d'eau au soleil, les élèves doivent proposer de changer uniquement la couleur d'un même récipient contenant la même quantité d'eau.

On utilisera donc diverses peintures ou papiers colorés. On peut soit mesurer la température d'eau liquide, soit comparer la fonte de glaçons (mesurer un volume d'eau de fusion, ou bien mesurer le temps nécessaire à une fonte complète).

Synthèse

Faire dégager l'idée que la couleur joue un rôle majeur dans la récupération de l'énergie solaire : soit on veut la favoriser (couleur noire), soit on veut l'éviter (couleur blanche).

Prolongements

A propos de l'énergie solaire, après examen de documents ou de situations réelles, on peut aussi :

-- Expérimenter l'effet de serre : influence d'une enceinte transparente (saladier par ex) pendant l'échauffement d'eau au soleil. L'expérience témoin, sans enceinte, est indispensable. Un lien pourra être fait avec l'effet de serre terrestre naturel (gaz à effet de serre en haute atmosphère) et son amplification humaine (rejets de dioxyde carbone).

-- Expérimenter le rôle de la concentration des rayons solaires (c'est à dire d'envoyer la lumière captée sur une grande surface sur une plus petite surface, que ce soit avec une loupe, un miroir grossissant, ou plus difficile à régler, avec des miroirs plans convenablement dirigés). Là encore, nécessité d'un témoin.

-- En technologie : fabrication d'un mini four solaire avec de l'aluminium (concentration), d'une maquette de chauffe-eau solaire (couleur noir et vitre), d'une maquette de maison solaire (larges surfaces transparentes, toit en plastique noir simulant les capteurs solaires).