Chapitre 16
Activité 1 - Activité d'exploration
Modes de transfert thermique
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Objectif : Caractériser les modes de transfert thermique.
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Problématique de l'activité
Avec contact ou à distance, tout corps échange de l'énergie sous forme
thermique. Il existe trois modes de transfert, illustrés dans l'activité suivante : la conduction, la convection et le rayonnement.
Quelles sont les conditions de transfert de chaque mode ?
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Doc. 1Conduction
L'énergie thermique se transmet spontanément du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. L'agitation thermique du corps le plus chaud augmente l'agitation du corps le plus froid.
Le transfert thermique s'arrête lorsque la température des deux corps est la même, c'est-à-dire quand l'agitation est la même dans les deux corps. La conduction est le premier mode de transfert thermique : l'agitation thermique se propage de proche en proche.
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Doc. 2Convection
Lorsqu'un fluide est chauffé (en rouge), celui-ci se dilate et sa densité diminue. Au contraire, le fluide refroidi (en bleu) se contracte. L'énergie thermique se propage alors par convection. Les mouvements du fluide cessent lorsque le fluide chaud se trouve au-dessus du fluide froid. La convection est dite forcée lorsque l'on impose une circulation du fluide.
Retrouvez une expérience de convection.
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Doc. 3Rayonnement
Tout corps chauffé émet un rayonnement électromagnétique. Il peut alors réchauffer à distance un corps absorbant ce rayonnement. La température d'un corps isolé ne varie plus lorsqu'il rayonne autant d'énergie qu'il en reçoit.
La lave provenant d'une éruption volcanique émet un rayonnement thermique si fort qu'une protection est nécessaire pour s'en approcher.
La lave provenant d'une éruption volcanique émet un rayonnement thermique si fort qu'une protection est nécessaire pour s'en approcher.
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Questions
Compétence(s)
APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
APP : Extraire l'information utile
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1. Justifier le fait que la convection et la conduction ne peuvent pas s'effectuer dans le vide.
2. Faire un schéma légendé montrant ce qui se produirait si une bougie était placée sous le tube à gauche et si des glaçons étaient déposés dans le tube de droite dans l'expérience du .
2. Faire un schéma légendé montrant ce qui se produirait si une bougie était placée sous le tube à gauche et si des glaçons étaient déposés dans le tube de droite dans l'expérience du .
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3. Justifier l'absence de convection dans un solide.
4. Le corps humain rayonne d'environ 1 kW dans l'infrarouge. Or il ne génère que 100 W de puissance thermique. Expliquer pourquoi il ne se refroidit pas.
4. Le corps humain rayonne d'environ 1 kW dans l'infrarouge. Or il ne génère que 100 W de puissance thermique. Expliquer pourquoi il ne se refroidit pas.
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Synthèse de l'activité
Réaliser un schéma-bilan d'un système en contact avec un fluide et échangeant de l'énergie avec celui-ci selon les trois modes de transfert.
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