Énergie et isolation thermique

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Énergie et isolation thermique

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Cycle 3
Cycle 4

Type de ressources

Séquence d'activités

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Crédits

CC BY-NC-SA 4.0 International

Pour aborder le thème de l'énergie et l'isolation thermique avec vos élèves de cycle 3 et cycle 4, nous vous proposons trois ressources. Au cours de leurs premières expérimentations, les sensations des élèves, au toucher des différents matériaux utilisés pour retarder la fonte d’un glaçon, vont constituer des obstacles à la bonne compréhension des notions visées. Pour cela, nous conseillons, dans un premier temps, de mettre en œuvre "Conserver un glaçon" pour, dans un second temps, compléter cet enseignement par les deux séquences suivantes "Glacière et thermos" et "Matériaux et sensations" dans l’ordre de votre choix.

Disciplines : Physique - Technologie

Conserver un glaçon

Résumé : Les activités se présentent sous forme de fiches s’adressant directement aux élèves (fiche consignes et fiche correction). Les élèves sont mis au défi de ralentir le plus possible la fonte d’un glaçon. Pour cela, ils comparent l’efficacité d’isolation thermique de différents matériaux. Ils appréhendent ainsi les notions de température, isolation et énergie thermique.

Notions et connaissances travaillées : Energie thermique, isolant thermique, isolation thermique, transferts d’énergie thermique, notion de température.

Compétences travaillées : 
> Construire un protocole expérimental : Je construis un protocole expérimental faisant varier un seul paramètre.

Message à emporter : Lorsque l’on met deux objets qui possèdent des énergies thermiques différentes en contact, il s’opère systématiquement un transfert d’énergie thermique.  Les matériaux qui limitent ce transfert sont appelés des isolants thermiques.

Télécharger le document "conserver un glacon"

À l’attention de l’enseignant : Exemple de protocole mis en œuvre
Consultez le fichier « Retarder la fonte d’un glaçon », donnant un exemple de protocole à mettre en œuvre pour répondre au défi.


Matériaux et sensations

Résumé : Les activités se présentent sous forme de fiches s’adressant directement aux élèves (fiche consignes et fiche correction). La séquence s’organise autour des sensations que les élèves éprouvent en touchant différents matériaux. 
Lorsque les élèves touchent différents matériaux (en métal, bois, plastique),  ils comprennent que leurs sensations ne facilitent pas l’appropriation des notions de température d’équilibre et de transferts d’énergie thermique.
Ils réalisent que leur propre corps possède une température, une énergie thermique et qu’ils doivent entrevoir leurs interactions avec les objets dans le cadre de transferts d’énergie thermique.

Notions et connaissances travaillées : Energie thermique, isolant thermique, isolation thermique, transferts d’énergie thermique, notion de température, corps humain et température

Compétences travaillées :> Mettre en lien les connaissances acquises : Je fais des liens entre les connaissances acquises à différents moments de l’année ou de ma scolarité.
> Reconnaître une connaissance scientifique : Je reconnais les spécificités de la démarche scientifique permettant de produire des connaissances solides. 
> Reconsidérer les interprétations : Les élèves sont capables de revenir sur leurs interprétations et de les modifier à la suite de l’analyse de nouvelles données ou de connaissances. 

Message à emporter : Lorsque l’on met deux objets qui possèdent des énergies thermiques différentes en contact, il s’opère systématiquement un transfert d’énergie thermique de l’objet qui possède la température la plus élevée à celui qui possède la température la plus basse. 
Au cours du transfert d’énergie, les températures s’équilibrent entre les deux objets, l’un perdant de l’énergie et le second en gagnant. 

Télécharger le document "Matériaux et sensations"

Glacière et thermos

Résumé : Les élèves, en se basant sur leur expérience quotidienne, doivent identifier la fonction d’usage d’une glacière et d’un thermos et imaginer et mettre en œuvre un protocole expérimental pour tester les propriétés isolantes de chaque objet. Leurs conclusions les aident à comprendre que les deux objets sont des objets techniques limitant les transferts d’énergie thermique entre deux systèmes (l’intérieur et l’extérieur de l’objet).

Notions et connaissances travaillées : Energie thermique, isolant thermique, isolation thermique, transferts d’énergie thermique, notion de température, mesure de températures, organiser les données recueillies sous formes de graphique afin de les interpréter

Compétences travaillées : 
> Construire un protocole expérimental : Je construis un protocole expérimental faisant varier un seul paramètre.
> Utiliser le bon outil de représentation des données : J’utilise le bon outil pour présenter les données de manière à faciliter leur interprétation.

Message à emporter : Les utilisations précises de ces deux objets (glacière et thermos), dues en partie à leur réalisation technologique (différence de volumes, de formes, de types de bouchon ou de couvercle…), ne nous aident pas à comprendre qu’ils possèdent exactement les mêmes propriétés.  En effet, glacière et thermos sont tous deux de bons isolants thermiques. C’est-à-dire qu’ils limitent les transferts d’énergie thermique entre les aliments qu’ils abritent et l’air extérieur.

Télécharger le document "Glacière et thermos"

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