L`énergie solaire - Sites pédagogiques
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1. la macro dispense de l outil graphique du tableur Atelier coupl avec le radiom tre atelier 5 Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey2. 2 Proposer des situations exp rimentales en ext rieur pour r investir et ou valuer e Concentrer les rayons solaires avec une loupe br ler un fil ou roussir du papier e Concentrer les rayons solaires avec des miroirs chauffer une petite quantit d eau e Utiliser les cellules photovolta ques faire fonctionner moteurs lectriques ampoules e Utiliser du mat riel quotidien lampes solaires calculatrices chargeur de batteries piles rechargeables 3 Travailler la production d crits travers un type d crit e Le compte rendu scientifique 4 Elargir les domaines d tude e Les climats relation terre eau angle d incidence du rayonnement solaire e Le syst me solaire e Les saisons 5 Des lectures e La l gende d Icare Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 6 La salle d exp rimentation mode d emploi W La salle d exp rimentation accueille les classes de cycle 3 CE2 CM1 et CM2 tous les mardis matins et vendredis matins W Les l ves sont munis d un cahier d exp riences individuel pour consigner les traces de chaque exp rience dispositif d marche hypoth ses une page par exp rience semble plus pratique W Les l ves sont encadr s d adultes un par atelier 4 parents plus l enseignant plus l aide ducatrice main la p te Ces adult
3. Enseignement des sciences l cole page 9 Donn es th oriques et techniques 1 Le Soleil Le Soleil est une toile il est constitu par une masse de gaz incandescents Sa composition serait 78 90 d hydrog ne 10 20 d h lium de h lios Soleil en grec 2 d autres l ments carbone azote oxyg ne m taux Sa temp rature varie de 15 millions de degr s au centre 5 5 millions la p riph rie Des r actions thermonucl aires fusion nucl aire sont l origine de l nergie solaire Chaque seconde 564 millions de tonnes d hydrog ne sont transform es en 560 millions de tonnes d h lium L nergie lib r e correspondant la perte de masse est rayonn e dans l espace intersid ral Ce rayonnement lectromagn tique couvre les fr quences du spectre radio lectrique de l infrarouge l ultraviolet en passant par la lumi re visible Il existe aussi des rayonnements de particules de deux sortes les rayons cosmiques qui atteignent peu la Terre et les particules aurorales responsables des aurores bor ales et australes Les ondes lectromagn tiques sont constitu es par le d placement dans l espace d un champ lectrique et d un champ magn tique Les diverses cat gories d ondes lectromagn tiques ne diff rent en fait que par leur fr quence caract ristique que l on mesure en Hertz Hz La lumi re visible correspond une gamme de fr quences auxquelles notre il es
4. de mise en place e Bien entendu l nergie solaire pose le probl me de la disponibilit de la source le Soleil m me s il est toujours pr sent n est pas disponible tous les jours pour une exp rimentation Nous avons donc d cid d op rer une mod lisation du Soleil en utilisant des projecteurs en salle mais pour ne pas figer les repr sentations et les savoirs des l ves l int rieur de ce dispositif nous proposerons aux classes une valise nergie solaire afin d exp rimenter aussi dans la cour de r cr ation suivant l ensoleillement e Le concept d nergie abord travers les diff rentes exp riences est plus pr cis ment vu sous l angle transformation de l nergie rayonnante ou lumineuse en nergie thermique ou lectrique e Les savoirs scientifiques sous tendus par ces exp riences ne peuvent tre chez les l ves que provisoires et parcellaires en effet l explication et la justification des ph nom nes comme dans tous les domaines de la science lectricit air n est pas toujours ais e parfois m me les th ories sont contradictoires N anmoins m me si les constats des l ves ne peuvent pas toujours donner lieu des explications les savoirs qu ils construiront bas s sur l observation des ph nom nes sont une premi re tape dans la d marche scientifique et la connaissance du monde qui les entoure 1 L nergie in La consultat
5. de r sultats double entr e fourni tableau 1 D marche e Observer le dispositif e Emettre des hypoth ses que va t on faire avec ce mat riel que va t il se passer e Laisser une trace sur le cahier Exp rimenter Placer les tubes dans le support Enfiler les thermom tres dans les orifices des bouchons Noter la temp rature de d part Allumer la lampe D marrer le chronom trage e Observer et crire dessiner ce qui se passe e Mise en commun Echanger les remarques et comparer les hypoth ses e D gager un texte qui structure les nouvelles connaissances Exp rience 2 Effet attendu La terre chauffe plus vite que l eau Explicitation L eau r fl chit beaucoup plus les rayons solaires que la terre Dispositif exp rimental M me dispositif que dans l exp rience 1 sauf que les tubes de couleurs sont remplac s par un tube rempli de terre et tube rempli d eau D marche Identique celle de l exp rience 1 Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 17 Atelier 2 Transformation de l nergie rayonnante en nergie lectrique Iconographie maisons solaires P lectricit Texte Gr ce des panneaux solaires photovolta ques la lumi re du soleil peut produire de Variables exp rimentales Intensit du flux lumineux Surfac
6. e perpendiculairement aux rayons solaires chauffe plus vite Les climats varient suivant l endroit latitude o l on se trouve sur le globe terrestre 2 In La consultation sur les nouveaux programmes de l cole primaire Organiser des s ries de donn es num riques listes tableaux Lire interpr ter et construire quelques repr sentations diagrammes graphiques Les situations qui conduisent utiliser diverses repr sentations d un ensemble de donn es tableaux graphiques diagrammes s appuieront sur des donn es effectives enqu tes mesurages en physique ou en biologie exemple de l volution de la taille d un enfant d un animal ou d une plante documents en g ographie In La consultation sur les nouveaux programmes de l cole primaire Regards sur le monde des espaces organis s par les soci t s humaines Comparer des repr sentations globales de la Terre globe planisph res et du monde cartes images d artistes ou publicit s Rep rer les principaux contrastes humains de la plan te zones denses et vides de populations oc ans et continents ensembles climatiques Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 4 Pistes pour d buter en classe Une nigme En 214 av J C le g n ral romain Marcellus assi geait Syracuse Archim de ing nieur militair
7. Enseignement des sciences l cole page 1 L nergie solaire 1 Exp rimenter p 3 Savoirs et exp riences Activit s pr paratoires et prolongements La salle d exp rimentation Animer un atelier 2 S informer aller plus loin p 8 Carte d identit Donn es th oriques et techniques Transformations de l nergie solaire 3 Se documenter p 13 Bibliographie et sitographie 4 Annexes Tableaux pour la saisie des r sultats texte icare Groupe de travail Robert Caron enseignant directeur cole primaire Sault Br naz 01 Florent Duroux enseignant Priay 01 Jean Luc Estublier conseiller p dagogique Didier Gillet enseignant titulaire rempla ant avec la collaboration de Jean Claude Blanc P I U F M Bourg en Bresse et de Florence Sevoz aide ducatrice pour la constitution des valises Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 2 Cadre de la th matique e Le choix de proposer aux classes de cycle 3 un travail autour de l nergie s inspire directement des programmes relatifs l enseignement des sciences et l ducation l environnement e Le choix de l nergie solaire a t dict entre autre par la volont de faciliter des exp rimentations difficiles mettre en place pour les coll gues dans leurs classes mat riels sp cifiques dispositifs complexes et temps
8. avoirs scientifiques de base mais D autres savoirs corollaires pourront tre d velopp s Des savoirs instrumentaux sont mis en uvre avec des l ves acteurs Utilisation du thermom tre mercure et du thermom tre digital Utilisation du chronom tre Tableaux double entr e et r sultats graphiques Utilisation d un tableur Y L nergie rayonnante peut se transformer en nergie thermique Cette transformation varie en fonction des couleurs La couleur noire favorise une mont e en temp rature plus rapide et plus importante Les teintes des v tements et des fa ades des b timents en fonction de la mati re La terre chauffe plus vite que l eau Les climats varient en fonction des masses d eau et de terre oc ans continents YL nergie rayonnante peut se transformer en nergie lectrique Panneaux photovolta ques montre solaire calculatrice YL nergie rayonnante peut se transformer en nergie motrice Le radiom tre de Crookes un flux lumineux met en mouvement un moulinet YL nergie rayonnante peut tre concentr e pour augmenter la quantit d nergie re ue en un point Des miroirs orient s correctement peuvent focaliser l nergie rayonnante et donc augmenter l nergie en un point pr cis YLa quantit d nergie rayonnante re ue par une surface varie suivant l angle d incidence Une surface plac
9. e d fendait la ville Ce jour l il faisait beau les assi g s en restant sur la terre ferme r ussirent incendier les gal res romaines A ton avis comment ont ils proc d Un texte L a l gende d Icare cf annexes Une bande dessin e Extraits de tintin dans coke en stock et le temple du soleil Comp tences outils favoriser avant l exp rimentation Utilisation du chronom tre Lecture du thermom tre Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 5 Des objectifs apr s l exp rimentation L exp rimentation b tie autour d une mod lisation du Soleil projecteur n cessite des suites en prise avec la r alit exp rimentation dans la cour de r cr ation suivant l ensoleillement Pour cela une valise cellules photovolta ques thermom tres miroirs r cipients de couleurs diff rentes est votre disposition 1 Favoriser l laboration de nouveaux dispositifs partir des notions abord es e Pr voir les l ments de construction d un mini four solaire importance des couleurs et de la r flexion des rayons lumineux cf J A e Pr voir les l ments de construction d un chauffe eau solaire cf J A e Pr voir les l ments de construction d une mini pompe eau solaire Etc cf petites exp riences photocopi es dans la valise
10. e et selon la r gion la France a entre 1750 et 3000 heures de soleil par an c est dire qu elle re oit 1 100 1 600 kWh par m Sur l ensemble du territoire on value donc 710 kWh par an l nergie solaire re ue ce qui correspond 3 000 fois la production d lectricit de notre pays Bien entendu cette nergie est r partie sur une tr s grande surface ce qui fait peu l chelle par exemple d un village 5 Les sources de lumi re artificielle Les sources lumineuses artificielles sont principalement de deux types les tubes fluorescents qui sont constitu s d un tube rempli de gaz n on par exemple et travers de d charges lectriques Le gaz met alors des U V qui frappent une couche fluorescente recouvrant la paroi interne du tube en provoquant une mission de lumi re Bien que 75 de l nergie soit dissip e en chaleur et 25 en lumi re on qualifie cette lumi re de froide car elle met peu d infrarouges 9 Unit s Vocabulaire Le candela cd unit d intensit lumineuse Le lumen lm unit de flux lumineux d une intensit de 1 candela Le lux lx unit d clairement quivalant l clairement d une surface qui re oit normalement et d une mani re uniforme un flux lumineux de 1 Im m Le kelvin K unit de temp rature de couleur en corr lation avec la temp rature de la source lumineuse Par exemple la flamme d une bougie a des couleurs diff rent
11. e des capteurs et diff rentes ampoules Dispositif t moin Capteur occult Exp rience 1 varier l intensit lumineuse Effets attendus La vitesse de rotation de l h lice varie Explicitation Plus l intensit du flux lumineux re ue par le capteur est forte plus la production d lectricit augmente l h lice tourne vite Dispositif exp rimental Un moteur actionnant une h lice Une ampoule lampe de poche Une ampoule voiture ATTENTION PIEGE Un panneau solaire photo volta que Un projecteur 500 watts Un variateur pour le projecteur D marche e Observer d crire et d couvrir e Dessiner et repr senter e Hypoth ses sur la variation de l intensit lumineuse e R partir les r les chronom treur secr taire observateur e _ Exp rimenter Placer les fils lectriques reliant moteur et ampoules au panneau solaire e Comparer les r sultats e Mise en commun Echanger les remarques et comparer les hypoth ses e D gager un texte qui structure les nouvelles connaissances Exp rience 2 varier la surface Effet attendu L intensit lumineuse varie en fonction du nombre de capteurs Explicitation Plus la quantit de flux lumineux capt est importante plus la production d lectricit augmente la quantit capt e est d autant plus importante que la surface des capteurs est grande Dispositif exp rimental Plusie
12. e plus et plus vite que les autres Explicitation Les rayons lumineux sont r fl chis par les miroirs Si les miroirs renvoient les rayons au m me endroit focale l nergie lumineuse est concentr e en un m me point plus d nergie lumineuse provoque plus d nergie thermique Variables exp rimentales e Tubes essai plac s diff remment pr s des miroirs en demi cercle Dispositif t moin e Tube essai plac l ext rieur du demi cercle Dispositif exp rimental Un projecteur 500 watts Un demi cercle de miroirs orientables 3 tubes essais de la m me couleur plac s dans le demi cercle Des thermom tres Un chronom tre Un tableau double entr e pour les r sultats tableau 2 D marche e Observer d crire et d couvrir le fonctionnement e Dessiner repr senter e Hypoth ses sur la variation de lumi re e R partir les r les chronom treur secr taire observateurs e _ Exp rimenter Orienter les miroirs Choisir les places des tubes elles sont num rot es Enfiler les thermom tres dans les orifices des bouchons Noter la temp rature de d part Allumer la lampe D marrer le chronom trage e Mise en commun Echanger les remarques et comparer avec les hypoth ses e D gager un texte qui structure les nouvelles connaissances Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseigne
13. es dues des temp ratures diff rentes donc elle met des rayonnements diff rents Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 13 En fait bien que la lumi re mise paraisse proche de celle du Soleil par sa couleur elle en est tr s loin par ses caract ristiques et elle ne peut en aucun cas tre utilis e pour nos exp riences Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 14 les lampes incandescence qui sont constitu es d une ampoule vide ou remplie d un gaz neutre dans laquelle un filament m tallique en g n ral du tungst ne est chauff par le passage d un courant lectrique Le m tal port incandescence met alors une lumi re 5 15 de l nergie est transform e en lumi re le reste est dissip en chaleur sous forme d infrarouges l ampoule devient tr s chaude C est ce type de lampe que nous utiliserons car son spectre lumineux se rapproche plus de celui du Soleil Il faut aussi savoir que les rayons du Soleil nous parviennent tous parfaitement parall les cause de la distance et du rapport de taille entre la Terre et lui La distance Soleil Terre n est pas respect e Terre l Une lampe rayonne dans tous les sens avec une puissance moindre que le Soleil De ce fait lorsqu un corps est clair par la
14. es ont pris connaissance l avance des exp riences qui vont tre r alis es cf fiches fournies dans ce document WUn travail pr alable la sortie a t r alis en classe prise des repr sentations recherche documentaire etc PPossibilit de pique niquer dans l cole pour gagner du temps d exp riences W Consignes de s curit 7 Ne pas courir ni se bousculer Ne pas regarder fixement les projecteurs Ne pas toucher les projecteurs C est l adulte qui donne le signal d utilisation du mat riel Manipuler le mat riel avec pr caution FRAGILE Contacter Florence Sevoz ou Jean Luc Estublier au 04 74 35 08 09 pour rendez vous En cas de probl me pr venir Florence Sevoz pour essayer de trouver une solution Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 7 Animer un atelier d exp rimentation Proposition de d marche pour l adulte intervenant 1 Faire d crire le mat riel d couvrir son fonctionnement et installer le dispositif Rappels s curit et mod lisation du Soleil 2 Dessiner le dispositif 3 Hypoth ses Que va t il se passer individuelles justifi es si possible orales puis crites 4 R partir les r les chronom treur scripteur observateur 5 Exp rimenter les l ves lancent l exp rimentation agissent le plus possible 6 Ecrire le r su
15. ion sur les nouveaux programmes de l cole primaire Il ne saurait tre question ce niveau de tenter une v ritable introduction du concept scientifique d nergie Le vocabulaire introduit l cole source d nergie et consommation d nergie est celui qui est employ dans des contextes g ographique ou conomique ce n est pas encore le vocabulaire scientifique impliqu par le principe de conservation auquel ob it l nergie en tant que grandeur physique Les consid rations quantitatives sur l nergie et sur les unit s correspondantes ne font galement pas partie des objectifs de l cole Ce th me de l nergie ne doit pas se restreindre des activit s uniquement documentaires En plus de leur importance dans l ducation du citoyen l isolation se pr te de nombreuses tudes exp rimentales Une eau chaude refroidit moins vite si le r cipient est recouvert d un couvercle ou s il est entour d un mat riau isolant Une simulation du chauffage central est possible partir d une bouteille remplie d eau chaude plac e dans une bo te en carton l int r t est alors de comparer l volution de la temp rature de l air l int rieur d une bo te isol e et d une bo te non isol e Des liens avec le domaine de la lumi re sont possibles et se pr tent parfaitement des tudes exp rimentales temp rature d une surface plac e au Soleil et r le de la couleur simulation des diff rences de temp rature entre adret et
16. lampe il re oit beaucoup moins d nergie qu avec le Soleil Soleil ampoule Tube prouvette Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 15 Sites Internet http www inrp fr lamap activites energie sequence solaire htm D marche d une coll gue Faire chauffer de l eau avec le Soleil http www inrp fr lamap activites energie sequence solaire2 htm Idem pour chauffe eau solaire et miroirs http www inrp fr lamap activites energie sequence four htm Idem pour four solaire http www inrp fr lamap activites ciel_terre module astronomie accueil html Mouvement de la Terre et saisons http loloch free fr le_soleil htm Tout sur le Soleil photos et vid os http axel chetail free fr photossoleil htm Photos du Soleil http www sciences en ligne com Tout sur la science http www soho nascom nasa gov Photos du jour m me diff rentes heures Ouvrages disponibles la biblioth que de circonscription Sciences et technologie nouvelle collection Tavernier livre de l l ve et du ma tre Physique Biologie Pour conna tre les sciences Hachette livre de l l ve Sp cial Solaire Jeunes ann es Francas Sp cial Energie Jeunes ann es Francas Sciences cycle3 CM A monde ouvert Hachette livre de l l ve L nergie cr ons d couvrons mesurons Agence fran aise pou
17. ltat de l exp rience infirmer ou confirmer les hypoth ses essais d explication 7 Elaborer collectivement un savoir qui sera crit sous forme d une phrase Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 8 Carte d identit Nom Soleil Fran ais Sole Italien Sol Espagnol Sonne Allemand Sun Anglais H lios Grec Solis Latin Age environ 5 milliards d ann es il devrait vivre encore autant Taille 1 392 000 km de diam tre 109 fois celui de la Terre Composition de 78 90 d hydrog ne 10 20 d h lium Un peu de carbone d oxyg ne et d azote Des traces de fer de nickel de mangan se de chrome Distance 149 598 000 km de la Terre Masse 1 989 000 milliards de milliards de kg 330 mille fois la masse de la Terre Puissance 380000 ailliards d miliarde de Hilowatts Chaque seconde il rayonne assez d nergie pour porter la totalit de l eau des oc ans de l tat de glace l tat d eau bouillante Temp ratur de 15 000 000 C au centre 5 500 000 C sa surface si le Soleil ne brillait pas la temp rature de la Terre s abaisserait 240 C les oc ans et l atmosph re seraient glac s Sa lumi r C elle met 8 minutes et 18 secondes pour arriver sur la Terre Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey
18. m me couleur et un avec faces altern es noir et aluminium D marche e Observer d crire et d couvrir le fonctionnement e Dessiner repr senter e Hypoth ses sur la variation de lumi re R partir les r les chronom treur secr taire observateurs e Fxp rimenter Placer les tubes dans le support Enfiler les thermom tres dans les orifices des bouchons Noter la temp rature de d part Allumer la lampe D marrer le chronom trage e Mise en commun Echanger les remarques et comparer avec les hypoth ses e D gager un texte qui structure les nouvelles connaissances Dispositif exp rimental Un radiom tre de Crookes D marche Idem Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 19 Je rel ve les temp ratures TEMPERATURES D part 1 mn Feme 2 mn mn 4 mn Blanc Noir Terre Eau Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 20 Atelier 4 Concentration de l nergie rayonnante en un point Iconographie TINTIN Coke en stock Texte Des miroirs orient s peuvent focaliser l nergie rayonnante en un point pr cis EXPERIENCE 1 Effet attendu Le tube au point de focale monte en temp ratur
19. ment des sciences l cole Je rel ve les temp ratures Tableau 2 page 21 TEMPERATURES D part 17s mn 2 mn 3 mn 4 mn Horizontal Vertical Oblique Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 22 Atelier 5 La quantit d nergie rayonnante re ue varie selon l angle d incidence des rayons lumineux Iconographie Les tournesols de Vincent Van Gogh Texte Une surface plac e perpendiculairement aux rayons lumineux chauffe plus vite lil Variables exp rimentales e Trois plaques orient es diff remment par rapport la source lumineuse 0 45 90 Dispositif t moin e Aucun EXPERIENCE Effet attendu La surface perpendiculaire aux rayons lumineux chauffe plus et plus vite que les autres celle parall le aux rayons ne chauffe pratiquement pas Explicitation Les rayons lumineux sont absorb s par une surface qui coupe leur trajectoire plus la surface touch e par les rayons est importante plus la mont e en temp rature est rapide et importante Dispositif exp rimental Un projecteur 500 watts 3 plaques identiques orient es diff remment 3 thermom tres digitaux sonde ext rieure Des chronom tres Un tableau double entr e pour les r sultats tableau 2 D marche e Ob
20. par exemple construisent des machines utilisant cette nergie Jusqu au d but du XX si cle les recherches continuent et un certain nombre d installations sont mises en uvre Leur but est toujours de produire de l nergie m canique avec de l air chaud ou de la vapeur chauff s par l nergie solaire Mais l nergie produite n est pas suffisante et l nergie solaire est totalement supplant e par les nergies fossiles charbon gaz p trole puis par l nergie nucl aire Les chocs p troliers des ann es 74 80 et la mont e des id es cologiques incitent les chercheurs s int resser de nouveau l nergie solaire 3 Les radiations Nous avons vu que le rayonnement solaire tait form de plusieurs cat gories de radiations La majeure partie des U V ultraviolets est absorb e par l ozone situ dans la haute atmosph re heureusement car les U V sont responsables de maladies comme les cancers de la peau Une partie des I R infrarouges est absorb e par le CO gaz carbonique et la vapeur d eau de l atmosph re terrestre Le rayonnement qui nous atteint est donc surtout compos de la lumi re visible et d infrarouges Une partie de ce rayonnement est r fl chi par la Terre l autre est absorb et transform en chaleur Nous avons d j dit que se sont les I R qui sont surtout responsables de l augmentation de temp rature Or il en existe de deux sortes les I R proches proches de la lumi re et le
21. r la ma trise de l nergie Sciences et Technologie cycle 3 CM2 Tournesol Hatier livre du ma tre Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 16 Atelier 1 Transformation de l nergie rayonnante en nergie thermique Iconographie ICARE de Matisse Texte La temp rature d un objet de couleur noire est plus lev e que celui dont la couleur est blanche Variables exp rimentales Couleur des tubes essais Mati re l int rieur des tubes Dispositif t moin tube essai transparent Exp rience 1 Effets attendus L l vation de la temp rature n est pas la m me dans les tubes Le tube noir est le plus chaud puis le vert et enfin le blanc Explicitation Un objet nous para t blanc lorsqu il renvoie les diff rentes couleurs qui composent le spectre de la lumi re et il nous para t noir lorsqu il les absorbe toutes Il est rouge lorsqu il absorbe toutes les longueurs d ondes sauf le rouge qu il nous renvoie Au contact de l objet l nergie port e par les ondes lumineuses est transform e en chaleur Plus le corps absorbe d ondes plus il chauffe Dispositif exp rimental 4 tubes peints de 4 couleurs blanc rouge vert noir 4 thermom tres placer dans les tubes Un clairage de 300 watts Un support pour les tubes Un chronom tre Un tableau
22. s I R lointains Les I R proches sont les plus nerg tiques Lorsque la Terre re oit les I R proches elle s chauffe et elle lib re son tour des I R lointains ce qui lui permet de r guler sa temp rature Cette r gulation se fait aussi par l vaporation des eaux des oc ans des mers et par convection naturelle l air chauff par la terre monte vers les hautes couches de l atmosph re Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 11 Les LR lointains ont la particularit d tre r fl chis par le verre cette particularit est l origine de l effet de serre Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 12 Lumi re VAIR h Le verre laisse passer la lumi re et les LR isible LR proches de s SE VISI proches mais bloque les I R lointains LR lointains L effet de serre La mati re chan par les LR proches met des I R l intains Comme les I R proches sont emprisonn s dans la serre ils contribuent l augmentation de temp rature l int rieur de celle ci Dans l atmosph re le CO joue le r le de la vitre c est pourquoi l on pense que la combustion des nergies fossiles qui lib re du gaz carbonique est l origine du r chauffement de notre plan te 4 L ensoleillement En moyenn
23. server d crire et d couvrir le fonctionnement e Dessiner repr senter e Hypoth ses sur l l vation de temp rature des supports e R partir les r les chronom treur secr taire observateurs e Exp rimenter Observer les thermom tres digitaux Placer les sondes dans le support Choisir l angle d inclinaison du support Noter la temp rature de d part Allumer la lampe D marrer le chronom trage e Mise en commun Echanger les remarques et comparer avec les hypoth ses e D gager un texte qui structure les nouvelles connaissances Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 23 Atelier 6 Traitement informatique des r sultats et graphiques Objectifs g n raux e Multiplier les formes graphiques celles faites en classe et celles faites par la machine e Utiliser un outil la mani re des scientifiques Objectifs sp cifiques e Etre capable de saisir les r sultats avec un tableur m Dispositif Un adulte avec un groupe d l ve et les r sultats d une exp rience avec les thermom tres et les chronom tres Mat riel Micro ordinateur avec tableur et macro pour imprimer progressivement un graphique l cran Une imprimante T ches des l ves Saisie des r sultats tableau double entr e
24. t sensible chaque fr quence correspond une des couleurs de l arc en ciel Rouge Orange Jaune Vert Bleu Violet 6 ssl Rennais d ea its ee sieste E A ee Ten D star ed nent san nt le eee Sean ec MRC Senna de danser es gt fr quence Ondes micro ondes infrarouges visible ultraviolets Rayons X radio t l vision lointains proches Les infrarouges ont la propri t d tre facilement absorb s par les corps qui les re oivent Au contact de la mati re l nergie transport e par les radiations infrarouges est lib r e et ainsi le corps est r chauff Ce sont donc les radiations infrarouges qui provoquent l augmentation de temp rature l nergie rayonnante s est transform e en nergie calorifique Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 10 2 L nergie solaire histoire L nergie solaire est la principale source d nergie depuis les origines de l humanit L effet de serre est connu des Egyptiens Au I si cle av J C H ron d Alexandrie construit un dispositif fonctionnant l nergie solaire pour pomper l eau Archim de incendie la flotte romaine Syracuse au II si cle av J C l aide de miroirs plans group s de fa on former de grands miroirs concaves D laiss e par la suite elle conna t un regain d int r t au XVIII si cle Buffon Lavoisier H B de Saussure
25. ubac besoin en lumi re des v g taux chlorophylliens La liste n est pas exhaustive Exemples simples de sources d nergie utilisables Consommation et conomie d nergie Notions sur le chauffage solaire Etre capable de citer diff rentes sources d nergie utilisables le p trole le charbon l uranium le Soleil le vent et comprendre leur n cessit pour chauffer clairer mettre en mouvement Consommation et conomie d nergie Savoir que certaines sources d nergie dites non renouvelables ne sont pas in puisables Mettre en vidence exp rimentalement le r le de l isolation dans les conomies d nergie Montrer exp rimentalement que les propri t s isolantes valent autant pour les objets chauds que pour les objets froids Notions sur le chauffage solaire Savoir qu on peut se chauffer gr ce au Soleil et mettre en vidence exp rimentalement l influence de quelques param tres couleur de l objet chauffer isolation orientation En liaison avec le programme d histoire une recherche documentaire sur les moyens utilis s et invent s par l homme pour satisfaire ces n cessit s fondamentales permet aux l ves d aboutir une liste des diff rentes sources d nergie qui n a pas tre exhaustive Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 3 Les exp riences Quels savoirs Nous avons privil gi cinq s
26. urs capteurs solaires un seul deux reli s ensemble trois reli s ensemble essayer la suite Un projecteur 500 watts Plusieurs ampoules allumer celle de la voiture ne peut s allumer pas assez d lectricit D marche Identique celle de l exp rience 1 Salle d exp rimentation Circonscription Education Nationale 01500 Amb rieu en Bugey Enseignement des sciences l cole page 18 Atelier 3 L nergie rayonnante se transforme en nergie motrice Texte La lumi re du soleil peut mettre en rotation un moulinet sans moteur S ES Variables exp rimentales e Aucune Dispositif t moin Un moulinet avec faces de m me couleur Exp rience 1 Effet attendu Le moulinet faces noires et aluminium tourne avec la lumi re du jour et encore plus vite avec la lampe de poche ou pr s de la fen tre l autre ne bouge pas Explicitation possible L air proximit des faces noires se r chauffe plus vite que pr s des faces en aluminium Sa mont e en temp rature cr e un d placement d air qui met en mouvement le moulinet Exp rience 2 le radiom tre Effet attendu Le radiom tre tourne avec la lumi re du projecteur Explicitation L air proximit des faces noires se r chauffe plus vite que pr s des faces en aluminium Dispositif exp rimental Une lampe de poche Un moulinet fabriqu avec faces de la
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