ENERGIE 4

Objectifs notionnels :

- Un isolant thermique n'empêche pas mais ralentit les échanges de chaleur.

Compétences :
- Dans une expérimentation, contrôle des paramètres.

- Comparer et analyser des résultats

Préparation matérielle :

- Récipients identiques (boites de conserve, ou pots de yaourts en verre...)
- Thermomètres courants à liquide, glaçons
- Diverses matières isolantes (à faire apporter éventuellement par les élèves. La demande formulée telle quelle permet de relever les conceptions sous-jacentes au mot « isolant ») : polystyrène expansé, papier journal, chutes de tissus, plastique à bulles, sciure etc...

Activités des élèves:

ACTIVITE 1 (collective orale ou par groupe par écrit)

Questionnements :

• Pourquoi isole-t-on (calorifuge-t-on) les maisons ? (en hiver/ en été)

• Comment sont les vêtements d'hiver ? En quoi sont-ils faits ?

• Questionnement autour d'objets « isolants » : bouteille thermos, manique, dessous de plat, poignées de récipients culinaires, emballages de glace, sacs isothermes etc...

Amener ainsi le besoin d'examiner le rôle de ces divers matériaux et de les comparer expérimentalement.

ACTIVITE 2 (par groupe)

Chaque groupe peut disposer d'un matériau différent, en ayant également un récipient témoin. Il est important que chaque groupe ait à sa disposition eau chaude et glace. Il y aura ainsi 4 récipients, deux isolés (du même matériau et si possible de la même façon (épaisseur)) et deux témoins

Les mesures différent dans le cas de l'eau chaude (mesure de température) et dans le cas de la glace (mesure du volume d'eau de fusion ou de la durée une fonte complète).

Synthèse

Faire dégager l'idée que les transferts de chaleur ne sont pas supprimés mais ralentis, dans un sens comme dans l'autre (il n'y pas d'isolant « pour le chaud » et d'autres « pour le froid »). Retour sur les questionnements de l'ACTIVITE 1 pour des réponses plus précises et complètes.

Prolongements

- Voir le rôle d'un couvercle dans l'isolation d'un récipient (deux récipients, un témoin et l'un avec un couvercle, qui peut être un morceau de carton)

- Comparer l'influence, à autres paramètres égaux, de l'épaisseur (application dans la vie de tous les jours pour les vêtements, les couvertures, l'isolation des murs ou toitures ; des documents pourront étayer ces situations)

- Réinvestissement sous forme de « défi » : Par groupe, concevoir un récipient où l'isolation d'un glaçon sera la meilleure possible (choix d'un matériau, jouer sur l'épaisseur, isoler le contact du récipient avec la table, placer un couvercle).

-- Reprendre les maquettes de maison (chauffage central/séance 1 ou maison solaire/séance 3) et les isoler.