C L AS SE : 2A – 2D – 2G C O U R S : S CIE N CE S P R O F ES SE UR : D E F AV ER I
Bonjour à tous,
J’espère que vous allez tous et toutes bien. Je pense fort à vous en cette période difficile.
Pour le moment, avec les élèves rentrés à l’école, nous travaillons le chapitre suivant intitulé « Chaleur et température ». À la suite de ce document, vous trouverez le chapitre mentionné. Je vous invite à le lire très attentivement ainsi qu’à réaliser les observations des expériences et les exercices demandés. Tout au long, vous y trouverez des remarques ainsi que des liens vers des vidéos afin de mieux
comprendre ces notions. Je conçois qu’il est difficile de comprendre ces notions à distance donc n’hésitez pas à me contacter sur mon adresse mail.
Je tiens à rappeler à nouveau que toutes les notions vues après le 15 mars ne seront pas évaluées de manière certificative. Néanmoins, je vous invite à travailler
régulièrement afin de faciliter la reprise et la poursuite des cours en troisième. En effet, cette matière sera revue l’année prochaine et ce sera plus facile pour vous de l’avoir déjà travaillée !
Mardi prochain (16/06), je posterai sur le site des ressources de l’école le correctif de ce chapitre.
C’est avec un sentiment particulier que je vous souhaite de bonnes vacances. Ce fut avec un réel plaisir que j’ai pu partager avec vous cette année scolaire. Au plaisir de vous revoir l’année prochaine. Prenez soin de vous !
Pour toutes questions, je reste disponible par mail : defaveri.laura@hotmail.com Bon travail,
Madame De Faveri
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CHAPITRE 11 :
La chaleur et la température
La chaleur et la température sont deux notions souvent confondues. Tout au long de ce chapitre, découvrons leurs différences.
1. Le toucher
Lorsque l’on touche un corps, on peut obtenir une information de deux manières :
− Le toucher nous renseigne différemment sur le chaud et le froid selon la sensation précédente, le milieu d’origine. Le toucher nous renseigne de manière relative sur le chaud et le froid.
− La sensation de chaleur varie selon la sensibilité de chaque personne. Le toucher nous renseigne de manière subjective sur le chaud et le froid.
Le toucher varie également selon la température de départ.
Quel est instrument de mesure utilisé pour obtenir une information fiable sur le chaud ou le froid ? Le thermomètre
Cet instrument de mesure nous renseigne de manière objective en nous renseignant sur la température.
2. Chaleur et température
2.1 Tableau comparatif
Chaleur Température
Définition
La chaleur est un phénomène physique qui correspond à un transfert d’énergie d’un corps à l’autre.
Elle dépend de la température de départ, du milieu d’origine et de la sensibilité de chaque personne.
La température est une grandeur physique mesurant l’agitation des molécules qui constituent un corps.
Unité / degré celsius (°C)
Instrument de
mesure / le thermomètre
Remarque : observe la vidéo suivante afin de mieux comprendre la notion de chaleur et de température : https://www.youtube.com/watch?v=X82zVeA4aeQ&t=208s
2.2 Un effet de la chaleur : les changements d’états
a) Rappel de première année : les états de la matière : Etat de la
matière
Masse
volumique Forme Volume Modèle moléculaire
gazeux faible change selon
le contenant
change selon le contenant
liquide moyenne change selon le contenant
ne change pas
solide importante ne change pas ne change pas
4 | P a g e b) Les changements d’états :
• La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide.
Exemple : une glace qui fond
• La solidification est le passage de l’état liquide à l’état solide.
Exemple : un glaçon au congélateur
• La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux.
Exemple : un brumisateur
• La liquéfaction est le passage de l’état gazeux à l’état liquide.
Exemple : la rosée du matin dans le jardin
• La sublimation est le passage de l’état solide à l’état gazeux sans passer par l’état liquide. L’inverse s’appelle la condensation solide.
Exemple : la naphtaline (boule antimites).
2.3 Laboratoire sur les changements d’états : étude de la solidification de l’eau
a) Protocole :
− Placer un tube à essai contenant de l’eau distillée dans un mélange réfrigérant
− Observer le contenu du tube et relever la température toutes les minutes
b) Résultats :
c) Graphique :
Étude de la température de l’eau (en °C) en fonction du temps écoulé (en min).
d) Observations : Analysons le graphique.
− Que se passe-t-il lors de l’étape n°1 ?
L’eau est totalement liquide. La température diminue au cours du temps.
− Que se passe-t-il lors de l’étape n°2 ? Formation d’un palier entre 3 et 7 minutes.
La température reste constante et l’eau se trouve à l’état solide et liquide (mélange des deux).
− Que se passe-t-il lors de l’étape n°3 ?
L’eau est totalement solide. La température diminue au cours du temps.
6 | P a g e e) Conclusion :
Informations supplémentaires
Sachant que la température de fusion de l’or pur est de 1064 °C et que la température de fusion du naphtalène est de 78 °C sous une pression standard, donne les conclusions concernant la solidification.
Le passage de l’état liquide à l’état solide (=solidification) dépend de la matière utilisée.
La formation d’un palier (température constante et mélange des deux états) se produit à des températures différentes selon la matière.
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 :
...
...
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 :
...
...
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
8 | P a g e Remarque : observe la vidéo suivante
« https://www.youtube.com/watch?v=viVxmNxDP1M » puis réalise l’observation de l’expérience
c) Observation :
...
...
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 :
...
...
...
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 :
...
...
d) Conclusion :
Dans un solide, la chaleur se propage de proche en proche mais sans déplacement
10 | P a g e 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 :
...
...
d) Conclusion :
Dans un fluide, la chaleur se propage de proche en proche mais avec déplacement de la matière = CONVECTION.
4.4 Synthèse sur la propagation de la chaleur
➢ Dans le vide
Dans ce cas-ci, la chaleur se transmet par
rayonnement, ce mode de transmission ne demande aucun support matériel.
Exemple : les rayons solaires
Le rayonnement (ou radiation) est un mode de propagation de la chaleur qui a lieu dans les gaz et le vide. Il n’y a pas de déplacement de matière.
Remarque : observe la vidéo suivante afin de mieux comprendre la notion de rayonnement : https://www.youtube.com/watch?v=GAhXZukEJIM
➢ Dans les solides
La conduction est un mode de propagation de la chaleur qui n’a lieu que dans les solides. Elle se transmet de proche en proche sans déplacement de matière.
Tous les solides ne conduisent pas la chaleur de la même façon : on peut dire que les métaux sont généralement de bons conducteurs. Exemples : l’aluminium, le fer, l’acier, ...
Applications dans la vie courante : un fer à lisser, une plaque de cuisson, ...
Il existe également les très mauvais conducteurs, les isolants. Exemples : la laine de verre (fusion entre du sable et du verre), le polystyrène
Attention : l’air sec et immobile est l’isolant le plus utilisé. Les matériaux d’isolation s’appuient tous sur une technologie basée sur la présence d’une infinité de petites cavités remplies d’air ou de gaz statique. Selon les matériaux, les cellules sont soit emprisonnées dans un réseau de fibres serrées (principe de fonctionnement des laines minérales), soit insérées dans des bulles de plastique (c’est le principe de fonctionnement des isolants synthétiques plus
globalement).
Remarque : observe la vidéo suivante afin de mieux comprendre la notion de conduction : https://www.youtube.com/watch?v=qSYEKuSDgeA
➢ Dans les liquides et les gaz
C’est grâce au phénomène de convection que la chaleur s’y transmet surtout. Car les fluides ne sont en général pas de bons conducteurs.
Ces déplacements permettent à la chaleur d’arriver partout : ce sont des courants de convection.
Remarque : observe la vidéo suivante afin de mieux comprendre la notion de convection :
https://www.youtube.com/watch?v=i6N2KUcYmzY
La convection est un mode de propagation de la chaleur qui n’a lieu que dans les fluides. Les fluides en chauffant se dilatent, ce qui augmente leur volume. De ce fait, leur masse volumique devient plus petite et ils montent, ils sont alors
remplacés par ceux qui sont plus froids. Il y a donc un déplacement de matière.
12 | P a g e Schémas des modes de propagation de la chaleur :
Remarque : rends-toi sur le site https://www.edumedia-sciences.com/fr/ et entre le code classe « zxnk ». Ensuite, analyse et observe les différentes animations.
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 : ...
− Une salle est chauffée par un seul radiateur : ...
− Vous ressentez la chaleur du feu de bois sur le visage : ...
− Vous ressentez le froid en touchant la vitre d’une fenêtre : ...
− Une maison est chauffée par des bouches d’air qui envoient de l’air chaud : ...
− Je chauffe de l’eau dans une casserole : ...
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 ?
...
c) Pourquoi faut-il secouer sa couette régulièrement en hiver ?
...
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d) Lorsque l’on monte une tente, pourquoi est-il conseillé de placer un tapis de sol entre la toile et le sol ?
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...
