1 L’énergie

Savoirs

Savoir-faire

• Énergie thermique • Modes de transfert de la chaleur : conduction, convection, rayonnement • Transfert de chaleur • Bon conducteur de la chaleur et isolant thermique • Caractéristiques d’un bon isolant thermique • Objectivité et subjectivité • Changements d’état : fusion, solidifi cation, vaporisation (évaporation, ébullition), condensation, liquéfaction • Échelle thermométrique • Diff érence entre chaleur et température, palier • Relation entre deux variables • Sources et formes d’énergie • Énergie électrique • Transformation d’énergie • Circuit électrique ouvert et fermé • Bons conducteurs et isolants électriques

• Observer les transferts d’énergie, expérimenter, imaginer un dispositif expérimental, le construire, élaborer un rapport d’expérimentation à communiquer à l’ensemble de la classe • Comparer les propriétés des divers matériaux à propos du transfert de chaleur, classer ces matériaux en fonction de leur qualité à conduire la chaleur • Élaborer les concepts de bons et mauvais conducteurs de la chaleur ainsi que ceux d’isolant thermique • Rechercher diverses matières susceptibles d’être de bons isolants et les tester expérimentalement (conservation du chaud, du froid à l’intérieur d’une enceinte) • Concevoir ou adopter une procédure expérimentale pour observer diff érents types de changements d’état, distinguer les phénomènes réversibles des phénomènes irréversibles et les classer • Utiliser un thermomètre pour repérer l’évolution de la température d’un mélange eau/glace pilée chauff é lentement et faire le lien entre la conception de ce thermomètre par le physicien Celsius et les paliers de fusion de la glace et de l’ébullition de l’eau • Élaborer une synthèse qui précise les concepts de chaleur et de température, et les relations entre ces deux variables

• Répertorier, à partir d’observations réalisées dans l’environnement, les diff érentes sources d’énergie thermique utilisées • Repérer les sources qui proviennent d’une transformation d’énergie électrique et faire le lien avec les modes de transmission de la chaleur • Identifi er l’impact de l’électricité dans la vie de tous les jours par les eff ets thermiques, mécaniques ou magnétiques que nous Editions VAN IN pouvons observer dans notre environnement • Expliquer que l’énergie électrique est le résultat de la transformation d’autres énergies • Expliquer par des schémas simples l’origine de notre énergie électrique domestique (centrale hydroélectrique, à charbon, au gaz, nucléaire, éolienne…) • Relever les transformations d’énergie dans diff érents appareils électriques • Élaborer une synthèse, illustrée par des exemples, relatant diverses formes d’énergie qui ont l’énergie électrique pour origine • Rédiger un rapport de manipulations (matériel, schéma du montage, description du fonctionnement, observations, conclusion) • Classer un échantillonnage de matériaux en bons conducteurs de l’électricité et isolants • Dans un appareil électrique, repérer les éléments bons et mauvais conducteurs de l’électricité

Table des matières

Introduction ...................................................................................................................................................12

1. L’énergie thermique .............................................................................................................................13 Préconceptions ...............................................................................................................................13 Activité 1 − Chaud donc agité ? ...................................................................................................14 Activité 2 − Transfert de la chaleur ..............................................................................................19 Activité 3 − Conducteurs et isolants thermiques .....................................................................31 Activité 4 − Caractéristiques d’un bon isolant thermique ..................................................... 37 Activité 5 − Objectivité et subjectivité .......................................................................................44 Activité 6 − Zéro un jour, zéro toujours ? .................................................................................49 Activité 7 − Dans tous les états .................................................................................................... 56 Activité 8 − Énergie, d’où viens-tu ? ...........................................................................................66 Activité 9 − Énergie, que deviens-tu ? ........................................................................................ 73

2. L’énergie électrique ............................................................................................................................ 82 Préconceptions .............................................................................................................................. 82 Activité 1 − Circuit électrique ....................................................................................................... 83 Activité 2 − Passera, passera pas ................................................................................................ 92

Applications globales ..................................................................................................................................98