Activité 3 − Conducteurs et isolants thermiques

Mise en situation

• Quelles questions te poses-tu à propos de la situation ? • Émets une hypothèse. • Y a-t-il des indices susceptibles d’influencer la situation envisagée ? Si oui, lesquels ? Editions VAN IN

ENIGMA 2 © Éditions Van In, 2020

Énigme

• Formule une énigme à résoudre.

Investigation

À l’aide de quelques expériences, diff érencions les conducteurs des isolants thermiques.

Expérience 1 – Propagation en fonction de la matière

• Place quatre tiges de matières diff érentes (verre, fer, bois, plastique) dans un bécher en pyrex contenant de l’eau. • Pour maintenir ces tiges, utilise un carton perforé en quatre points. Il servira de couvercle au bécher. • Colle une punaire avec de la cire à la même hauteur sur toutes les tiges. • Pose le bécher au-dessus d’une source de chaleur.

1. Que constates-tu ?

2. Que peux-tu en conclure ?

3. Quel type de transfert thermique est mis en évidence ?

4. Quelle diff érence fais-tu entre un conducteur et un isolant thermiques ?

5. Cite un isolant thermique et un conducteur thermique.

Editions VAN IN

Expérience 2 – Le conductiscope

• Remplis un bécher en pyrex d’eau chaude. • Place le « conductiscope » dans l’eau chaude.

1. Que constates-tu ?

2. Que peux-tu en conclure ?

3. Classe les métaux utilisés du meilleur au moins bon conducteur thermique.

Expérience 3 – Propagation dans l’eau • Mets de l’eau dans un tube à essais en pyrex, à diamètre large. • Place un glaçon dans le tube, maintiens-le dans le bas du tube avec un morceau de fi l métallique.Editions VAN IN • Maintiens le tube sur un statif avec une pince de serrage. • Fais chauff er le tiers supérieur du tube à l’aide d’une source de chaleur.

1. Que constates-tu ?

2. Que peux-tu en conclure ?

3. Pourquoi les solides sont-ils meilleurs conducteurs que les fluides ?

4. Pourquoi l’igloo est-il un habitat qui garde la chaleur ?

DOC +

Les igloos Il y a 150 000 Inuits vivant dans des igloos en Arctique. Un igloo est construit avec un matériau froid, dans un environnement froid. Le climat polaire peut varier de 0 °C à –40 °C. Bien que faits de neige tassée et de neige fraîche, ce sont des endroits qui conservent bien la chaleur. Les espaces entre les blocs de neige doivent être bouchés pour éviter que le vent et le froid n’y pénètrent. La neige fraîche contient 90 % d’air et 10 % d’eau, et la neige tassée 70 % d’air et 30 % d’eau, c’est pourquoi il est recommandé de le recouvrir régulièrement de neige poudreuse. Editions VAN IN Les igloos sont des régulateurs de chaleur. La température à l’intérieur reste stable et supérieure à –1 °C (jusque 16 °C) grâce à la chaleur du corps et, parfois, à un feu de bois. Une des fonctions d’un bon igloo est d’empêcher l’air de circuler. Le tunnel à l’entrée est en réalité une des raisons pour laquelle l’igloo reste chaud, car l’air froid de l’extérieur y est immobile et sert d’isolant : c’est un « bouchon thermique ».

Les gaz immobiles sont des bons isolants thermiques.

5. Réponds à la question à partir du Doc+ et du texte suivant. Sur Mars, l’habitat pourrait être constitué de bulles viabilisées couvertes de glace, car la glace protège des radiations solaires. Il y a sur le sol « martien » des gouff res de 300 m de diamètre et de 150 m de profondeur qui peuvent être recouverts d’un toit de glace : cela formerait des villes « igloos ». Quels seraient les avantages des igloos sur Mars ?

• Confronte ton hypothèse aux résultats de ton investigation.

Résolution de l’énigme

• Recopie l’énigme et réponds-y à partir de l’investigation.

Va à l’essentiel

• Un thermique permet le transfert d’énergie thermique par conduction. Généralement, les métaux sont d’ conducteurs de la chaleur. thermique permet le transfert d’énergie thermique par conduction. Généralement, les métaux sont d’ conducteurs de la chaleur.

Editions VAN IN

• Un • Un thermique est un corps qui ne permet pas ou pas bien le thermique est un corps qui ne permet pas ou pas bien le transfert d’énergie thermique par conduction. Par exemple, le bois, le verre et le plastique transfert d’énergie thermique par conduction. Par exemple, le bois, le verre et le plastique conduisent mal la chaleur. L’air immobile est un conduisent mal la chaleur. L’air immobile est un isolant thermique. isolant thermique.

Applications

1. Pourquoi le chamelier porte-t-il des vêtements en laine lorsqu’il est dans le désert ?

2. Quelle est l’utilité de l’épaisse fourrure des ours ?

3. Pourquoi le double vitrage d’une maison est-il plus isolant que le simple ?

4. Pourquoi est-il préférable, pour avoir chaud, de superposer plusieurs vêtements amples plutôt que de mettre un gros pull serré ?

5. Explique pourquoi ce gobelet formé de deux parois en verre séparées par un gaz sec et immobile garde les liquides à leur température de départ plus longtemps.

6. Explique pourquoi ce marchand de mazout du Sud de la France a soudé une tôle à deux centimètres au-dessus de la cuve.

7. Pourquoi le manche des poêles à frire est-il en bois ou en plastique ?

Editions VAN IN