CME1 : Quelle est la différence entre température et chaleur ?

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CME1 : Quelle est la différence entre température et chaleur ?

Situation-Problème :

Visionnage de la vidéo

Monsieur EUREKA souhaite réchauffer l’eau de sa piscine qu’il trouve trop froide.

Ayant le choix entre un grand seau d’eau chaude à 50°C, et une tasse d’eau bouillante à 100°C, il se demande lequel des deux il doit verser dans sa piscine pour réchauffer l’eau.

Lequel des deux récipients, Monsieur EUREKA doit-t-il verser dans sa piscine, pour que l’eau de cette dernière se réchauffe de façon

sensible ?

La réponse, de cette situation-problème, sera donnée à la fin des activités.

Activité n°1: Comment mesure-t-on la température ?

Document 1 : Histoire de la thermométrie

1. A partir de quelle date et par qui sait-on que le thermomètre a été utilisé ?

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2. Pourquoi les points de référence choisis par Fahrenheit pouvaient-ils poser problème ?

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3. Quel est le point de référence commun de Fahrenheit et de Celsius ? Proposez une explication pour ce choix.

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4. Pourquoi les points de référence ont été inversés par rapport à ceux proposés par Celsius ?

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5. Relevez les températures sur chacun des thermomètres représentés ci-dessous.

Thermomètre A ………

Thermomètre B ………

Thermomètre C ………

Thermomètre D ………

Thermomètre E ………

6. A l’aide du document 2, calculez en degré Celsius la température relevée sur le thermomètre E.

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Document 2 : Une échelle scientifique de température

• Les échelles de température Celsius et Fahrenheit présentent des inconvénients majeurs : la température du sang est sujette a des variations et la température d’ébullition de l’eau dépend de la pression. Les scientifiques furent amenés à définir un système indépendant de la pression.

• En 1954, le point triple de l’eau, c'est-à-dire le point où la glace, l’eau liquide et la vapeur d’eau coexistent devint la référence.

La température du point triple fut ainsi fixée à 273,16 K (0,01°C).

• Dans la nouvelle échelle, appelée échelle Kelvin, une variation de température de 1K (Kelvin) est équivalente à une variation de température de 1°C (degré Celsius). Une addition permet de passer d’une température θ en degré Celsius à une température T en kelvin :

273,15

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7. Calculez en kelvin les températures relevées sur les thermomètres représentés dans la question 5.

Température en degré

Celsius Calcul Température en kelvin

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Activité n°2: Comment mesure-t-on le chaud et le froid ?

Par une matinée d’automne, alors que le chauffage n’a pas encore été mis en route, Paul et Marie arrivent tous les deux au lycée. Paul, étant arrivé à pied au lycée, trouve qu’il fait chaud en classe, alors que Marie, arrivée en bus, se couvre d’un gros gilet parce que d’après elle, il fait froid.

Plus tard dans la soirée, Marie aide sa mère en rangeant des aliments dans le congélateur puis se rince les mains à l’eau du robinet et trouve que l’eau est chaude. De son coté, Paul a aidé son petit frère à prendre son bain. Après lui avoir séché les cheveux au sèche-cheveux, il se rince également les mains à l’eau du robinet et trouve cette eau froide.

Paul et Marie ne comprennent pas cette différence.

1. Expliquez à Paul et Marie pourquoi quand l’un a froid, l’autre peut avoir chaud.

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2. On dispose de 3 cristallisoirs contenant de l’eau.

− Plongez la main gauche dans le cristallisoir A, puis ensuite dans le cristallisoir B.

L’eau du cristallisoir B est : chaude froide

− Plongez la main droite dans le cristallisoir C, puis ensuite dans le cristallisoir B.

L’eau du cristallisoir B est : chaude froide

3. Nos sensations nous permettent-elles clairement de distinguer le « chaud » et le « froid » ? Justifiez votre réponse.

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4. Nous allons chercher à voir s’il est possible d’observer la différence en le chaud et le froid, à l’œil nu.

→ Remplissez un cristallisoir ❶ avec de l’eau à environ 5°C, puis un autre cristallisoir

❷ avec de l’eau à environ 40°C.

→ Versez 2 gouttes de rouge de méthyl à la surface de chaque cristallisoir.

→ Observez et schématisez vos observations :

5. A partir de vos observations, choisissez la bonne affirmation.

Plus la température de l’eau est basse, plus le colorant rouge est dispersé.

Plus la température de l’eau est élevée, plus le colorant rouge est dispersé.

Il n’y a pas de lien entre la température et la dispersion du colorant.

6. Sachant que le colorant rouge schématise les molécules d’eau, quel lien pouvez-vous faire entre l’agitation des molécules et la température ?

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7. Expliquez à Paul et Marie ce qu’est la chaleur et à quoi elle est due ?

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