Activité 4 − Caractéristiques d’un bon isolant thermique

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

Imagine une expérience qui nous permettra de classer quelques matières du meilleur au moins bon isolant thermique.

1. Classe les isolants choisis par effi cacité croissante.

2. Quel type de transfert thermique as-tu limité avec cette expérience ?

3. Pourquoi l’air libre (non immobile) est un bon conducteur de la chaleur et l’air immobile un mauvais conducteur ?

Editions VAN IN

• 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

La chaleur se propage d’une zone chaude vers une zone froide. Isoler revient à réduire le plus possible ce déplacement. Pour y arriver, on intercale un isolant thermique entre les deux zones. Un bon isolant thermique doit : • être conducteur de la chaleur, limiter la ; • être un obstacle aux courants de ; • ne pas se laisser traverser par les ondes, donc empêcher le .

Applications

conducteur de la chaleur, limiter la ;Editions VAN IN ; .

1. Un mur extérieur d’une maison comprend généralement un mur en blocs, un espace et un mur en briques. Quel est l’inconvénient principal de ces murs ? Explique.

2. Les architectes préconisent de mettre un isolant dans les murs. Quel est le principe de ces mousses isolantes ?

béton

isolant

brique

3. Derrière les radiateurs, tu as déjà certainement vu de fi nes plaques d’isolant recouvertes d’aluminium. Quelle est l’utilité de cette feuille ? 4. Les conditions pour avoir une convection sont-elles réunies pour qu’elle ait lieu dans une maison ? Quelles sont ces conditions ? Editions VAN IN

-10°C

30°C

5. À l’aide des deux documents ci-dessous, cite les solutions que l’architecte a trouvées pour éviter au maximum les déperditions de chaleur.

A A

D B B D

C

A : –30 % B : –16 %

6. C : –16 % D : –13 % Pourquoi utilise-t-on des maniques pour porter une casserole qui est très chaude ? Si tu C devais concevoir des maniques, quel matériau utiliserais-tu ? Editions VAN IN

7. Réponds aux questions à partir du texte suivant.

Les véhicules spatiaux sont essentiellement construits en alliage d’aluminium pour qu’ils soient les plus légers possible, mais l’aluminium ne résiste pas à des températures supérieures à 660 °C. Les ingénieurs ont imaginé un système de protection thermique des engins spatiaux. C’est la barrière qui les protège de la chaleur pendant la rentrée atmosphérique, car le véhicule spatial doit résister à des températures supérieures à 1650 °C. Les matériaux employés doivent également résister au grand froid de l’espace, avec des températures pouvant descendre jusqu’à –167 °C environ. Presque 70 % de la surface de l’engin spatial est protégé de la chaleur par des tuiles en silice appliquées extérieurement sur la carlingue.

a) Quel changement d’état pourrait subir l’aluminium s’il n’était pas protégé par les tuiles ?

b) Si l’engin spatial n’était pas protégé par des tuiles thermiques, quel(s) mode(s) de transfert de chaleur subirait-il ? Justifi e.

c) Quelle est l’utilité des tuiles thermiques ?

d) Les tuiles sont-elles un bon isolant thermique ? Justifi e à partir des qualités d’un isolant thermique.

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Capsule spatiale au retour dans l’atmosphère et tuiles thermiques

8. Pourquoi, les matins où il a gelé, certaines toitures sont givrées et d’autres pas ?

9. Pourquoi les manchots « empereurs » se regroupent-ils en cercle quand il fait très froid ?

La technique de la tortue chez les manchots La température sur la banquise peut avoisiner –50 °C et les vents atteindre jusqu’à 250 km/h sur la côte, la température ressentie est alors de –200 °C. Pour conserver leurs œufs au chaud et se protéger du froid, les manchots mâles de la colonie passent l’hiver serrés les uns contre les autres (technique de la tortue) avec les œufs posés sur leurs pattes et recouverts d’un repli ventral. Au sein de cette formation, chaque membre s’appuie sur son voisin. Lorsqu’un membre du groupe décide de se déplacer, le reste du groupe doit se mouvoir pour combler l’espace vide et maintenir, au centre, une Editions VAN IN DOC + température de 30 °C. Des recherches ont montré que les manchots eff ectuent des petits mouvements de manière régulière, toutes les 30 à 60 secondes. Ils se déplacent de 5 à 10 cm et relaient petit à petit ceux du bord de la formation. Les formations se comportent comme des vagues.

10. Quel est le principe de la couette (édredon) ?