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FICHE 1PRÉSENTATION

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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PRÉSENTATION

Titre POURQUOI UNE DOUCHE SOLAIRE EST-ELLE DE COULEUR NOIRE ?

Type d'activité Activité expérimentale d’investigation Objectifs de

l’activité

Montrer expérimentalement l’efficacité supérieure d’un récipient noir concernant le stockage de l’énergie thermique.

Calculer la quantité d’énergie stockée par une douche solaire Références par

rapport au programme

Cette activité illustre le thème de L’HABITAT et le sous thème Gestion de l’énergie

en classe de Terminale STL ou STi2D Notions et contenus

Energie solaire : conversion thermique

Compétences attendues Citer les modes d’exploitations de l’énergie solaire au service de l’habitat.

Schématiser les transferts et les conversions d’énergie mises en jeu dans un dispositif utilisant l’énergie solaire

Conditions de mise en œuvre

Prérequis : acquis de 1

ère

Durée : 1h30

Contraintes matérielles : / Remarques

Auteur Mme Marie-Rita BARTHELEMY Académie de LYON

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FICHE 2

LISTE DU MATÉRIEL

Pots blancs Pots noirs

Pots transparents Thermomètres

Béchers pour plonger un thermoplongeur Thermoplongeur (6/12V)

2 multimètres numériques ou (un joulemètre ou un wattmètre) Générateurs

Chronomètres

Lampe 100W (ou si journée ensoleillée utilisé le soleil) Eau

Auteur : Mme Marie-rita BARTHELEMY Académie de LYON

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POURQUOI UNE DOUCHE SOLAIRE EST-ELLE DE COULEUR NOIRE ? FICHE POUR LE PROFESSEUR

Ressource:

Livre Nathan page 11 activités expérimentale 2 et d’investigation 3.

Consignes

Le travail demandé aux élèves est de répondre à la problématique et de rendre un compte rendu détaillé.

Pour l’évaluation du compte rendu se référer à la grille d’évaluation.

Pour la partie activité d’investigation les élèves doivent :

 Réfléchir sur la façon de mesurer la quantité d’énergie stockée par la douche solaire ? (prérequis de première).

 Ecrire un protocole sur cette mesure.

 Réaliser la mesure et faire le calcul de la quantité d’énergie stockée puis les commenter.

On peut aller plus loin aussi durant l’activité ou reprendre cette notion en cours

 En recouvrant un pot noir contenant de l’eau avec un cristallisoir.

 En notant la température de l’eau au bout de quelques minutes et en la comparant avec la température de l’eau du pot noir.

 En commentant la notion d’effet de serre.

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FICHE 4

POURQUOI UNE DOUCHE SOLAIRE EST-ELLE DE COULEUR NOIRE ? FICHE ELEVE

Thème

L’habitat GESTION DE L’ENERGIE Terminale

STL Activités

expérimentales

POURQUOI UNE DOUCHE SOLAIRE EST-ELLE DE COULEUR NOIRE ?

Chapitre 1 ENERGIE SOLAIRE DANS

L’HABITAT

Compétences A NA

Questionner, identifier le problème Formuler une hypothèse

Elaborer un protocole Faire un schéma

Identifier les paramètres qui influencent un phénomène Observer, extraire des informations d’un fait observé.

Valider ou invalider une hypothèse

Extraire des informations (documents écrits, …) Communiquer les résultats, rédiger une solution

Présenter un résultat (symbole-unité-chiffres significatifs-puissance de 10) Avoir conscience qu’une mesure est entachée d’erreurs

Travailler en équipe Problématiques :

Les douches solaires trouvées dans le commerce sont de couleur noire.

1°/On vous demande de montrer expérimentalement l’efficacité supérieure d’un récipient noir concernant le stockage de l’énergie thermique.

2°/ Quelle est la quantité d’énergie stockée par une douche solaire.

Pour en savoir plus, voici quelques petits textes complémentaires.

La lumière blanche est due à l’addition de toutes les couleurs . La couleur d’un point d’un objet éclairé en lumière blanche est due à la diffusion sélective qu’il fait de la lumière reçue :

Un point blanc rediffuse toutes les couleurs.

Un point noir absorbe toutes les couleurs et ne diffuse rien.

Un point rouge pur (monochromatique) absorbe toutes les couleurs et ne diffuse que le rouge.

La couleur d’un point est donc le résultat d’une soustraction (une absorption sélective) de couleurs à la lumière blanche.

Un objet noir absorbe toute la lumière visible (rayonnement dans le visible) qu’il reçoit, il est donc de couleur noire. Un objet blanc se comportera de façon opposée : il n’absorbera pas la lumière, mais il la diffusera toute. Ainsi, la couleur d’un corps va affecter sa

température intérieure, sa capacité de se réchauffer et de réchauffer l’environnement dans lequel il se trouve. Autrement dit, deux surfaces de couleurs différentes

n’absorberont pas, et donc ne réfléchiront pas, les radiations solaires avec la même intensité.

Quelques pistes de réflexions à mener (livre page 11 )

Auteur : Mme Marie-rita BARTHELEMY Académie de LYON

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 Formuler une hypothèse pour expliquer la différence de température mesurée.

 Proposer un protocole pour mesurer la quantité d’énergie stockée dans une douche solaire lorsqu’elle atteint la température maximale de 40°C. Vérifier à l’aide d’un calcul le résultat obtenu. En déduire le temps d’exposition au soleil nécessaire pour obtenir la température de 40°C.

Matériel à disposition :

Pots blancs, noirs et transparents

Lampe 100 W (remplacement soleil)

générateur Thermomètres numériques thermoplongeur chronomètre Bécher en verre 2 multimètres numériques eau

Données utiles

Rayonnement solaire de puissance environ 1 000 W.m

-2

. Surface de la douche solaire : 40 dm

2

.

La capacité thermique de l’eau c = 4180 J.kg

-1

.°C

-1

.

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