C H AP I T RE 1 1 : l a c ha l e u r et l a t em p ér a tur e C O R R E C T I F E X P E R I E N C E S E T E X E R C I C E S
Les corrections sont notées en vert.
3. La dilatation des corps
3.1 Dans les solides a) Matériel :
− Un anneau de S’Gravesande
− Un bec bunsen
b) Protocole :
− Passer la sphère dans l’anneau
− Chauffer ensuite la sphère durant quelques secondes à la flamme du bec bunsen et repasser celle-ci dans l’anneau
Remarque : observe la vidéo suivante
« https://www.youtube.com/watch?v=2n6W3S4WfwQ » puis réalise l’observation de l’expérience
c) Observation :
Au départ, la sphère passe à travers l’anneau. Une fois chauffée, celle-ci ne passe plus à travers.
d) Conclusion :
Lorsque l’on chauffe un solide, les molécules vibrent et prennent davantage de place, c’est la dilatation.
e) Applications dans la vie courante :
− Joint de dilatation se trouvant sur les ponts
− Écart de dilatation sur les rails de train ou les portes
3.2 Dans les liquides a) Matériel :
− Un tube à essai
− Une pince en bois
− Un bec bunsen
− Un bouchon en caoutchouc avec une pipette en verre
b) Protocole :
− Remplir le tube à essai d’eau
− Mettre le bouchon percé avec la pipette
− Chauffer le tube à la flamme du bec bunsen
Remarque : observe la vidéo suivante
« https://www.youtube.com/watch?v=2sHw0bSIjPI » puis réalise l’observation de l’expérience
c) Observation :
L’eau présente dans le tube à essai monte à l’intérieur de la pipette.
d) Conclusion :
Lorsque l’on chauffe un liquide, les molécules vibrent et prennent davantage de place, c’est la dilatation.
e) Applications dans la vie courante :
− Le thermomètre
− Une bouteille d’eau : on laisse un espace vide à l’intérieur car l’eau monte sous l’effet de la chaleur
3.3 Dans les gaz a) Matériel :
− Un erlenmeyer
− Une plaque chauffante − Un ballon de baudruche b) Protocole :
− Prendre l’erlenmeyer
− Placer le ballon de baudruche sur l’ouverture de l’erlenmeyer
− Placer l’ensemble sur une plaque chauffante
Remarque : observe la vidéo suivante
« https://www.youtube.com/watch?v=viVxmNxDP1M » puis réalise l’observation de l’expérience
c) Observation :
En chauffant l’erlenmeyer, le ballon de baudruche gonfle.
d) Conclusion :
Lorsque l’on chauffe un gaz, les molécules vibrent énormément et prennent beaucoup de place, c’est la dilatation.
e) Applications dans la vie courante :
− Cocotte-minute : la valve se soulève grâce au gaz
− Explosion d’un aérosol
Remarque : observe la vidéo suivante afin de mieux comprendre la notion de dilatation et de contraction : https://www.youtube.com/watch?v=qf9mMF2SkCY
4. La propagation de la chaleur
4.1 Introduction
Puisque tous les matériaux dans la classe sont tous à la même température,
pourquoi le pied de table en métal nous semblait-il plus froid que le bois de la porte ?
a) Matériel :
− 3 glaçons
− Une plaque métallique
− Une plaque en bois
− Une plaque en polystyrène b) Protocole :
− Poser un glaçon sur une plaque métallique
− Poser un glaçon sur une plaque en bois
− Poser un glaçon sur une plaque en polystyrène
c) Schéma :
Remarque : observe le schéma ci-dessus puis réalise l’observation de l’expérience
d) Observation :
Les glaçons passent de l’état solide à l’état liquide : fusion de l’eau.
La température de fusion de l’aluminium < la température de fusion du bois < la température de fusion du polystyrène
e) Conclusion :
La chaleur se propage différemment en fonction de la nature de la matière.
4.2 Propagation de la chaleur dans les solides a) Matériel :
− Une tige métallique
− De la cire de bougie − Un bec bunsen
− Des petits clous
b) Protocole :
Faire chauffer une extrémité de la tige métallique sur laquelle sont disposés des petits clous tenant grâce à de la cire de bougie.
Remarque : observe la vidéo suivante « https://www.youtube.com/watch?v=7Q- WkhAE08E » puis réalise l’observation de l’expérience
c) Observation :
La cire fond doucement. Plus la cire est près de la flamme, plus celle-ci fond rapidement.
d) Conclusion :
Dans un solide, la chaleur se propage de proche en proche mais sans déplacement de la matière = CONDUCTION.
4.3 Propagation de la chaleur dans les fluides (gaz et liquides) a) Matériel :
− Un manège à spirale − Une source de chaleur
b) Protocole :
Placer le manège au-dessus de la source chaude.
Remarque : observe la vidéo suivante
« https://www.youtube.com/watch?v=4cOMushj7w8 » puis réalise l’observation de l’expérience
c) Observation :
Le manège à spirale tourne sur lui-même lorsqu’il est placé au-dessus de la source de chaleur.
d) Conclusion :
Dans un fluide, la chaleur se propage de proche en proche mais avec déplacement de la matière = CONVECTION.
4.5 Exercices sur la propagation de la chaleur Remarque : réalise seul l’ensemble des exercices
a) Pour chacune des situations suivantes, la chaleur peut se transmettre soit par convection (A), soit par conduction (B), soit par convection et conduction (C), soit par rayonnement (D).
Choisissez la bonne réponse pour chaque cas.
− Vous vous brûlez en touchant la plaque du four : B
− Une salle est chauffée par un seul radiateur : A
− Vous ressentez la chaleur du feu de bois sur le visage : D
− Vous ressentez le froid en touchant la vitre d’une fenêtre : B
− Une maison est chauffée par des bouches d’air qui envoient de l’air chaud : A
− Je chauffe de l’eau dans une casserole : C
b) Lorsque les fers à repasser n’avaient pas encore de thermostat, les repasseuses approchaient le fer à quelques centimètres de leur joue pour savoir s’ils étaient à bonne température.
Comment la chaleur parvenait-elle à leur joue ? De manière instantanée, par rayonnement.
c) Pourquoi faut-il secouer sa couette régulièrement en hiver ? Pour créer une couche d’air présente dans la couette = isolant.
d) Lorsque l’on monte une tente, pourquoi est-il conseillé de placer un tapis de sol entre la toile et le sol ?
Le tapis de sol fera office d’isolant thermique.
