Simulic
Français

Formes et conversions de l'énergie – transferts thermiques et chaînes énergétiques

SciencesÉnergie11–12 ans

Chargement…

Partager ✨ Personnaliser avec l'IA Signaler un problème

Dans l'écran Introduction, faites glisser un bloc de fer, une brique, un bécher d'eau et un bécher d'huile de cuisine sur deux brûleurs qui chauffent ou refroidissent, empilez les blocs ou plongez-les dans un bécher, et mesurez les températures avec des thermomètres : la chaleur passe des objets les plus chauds aux plus froids et vers l'air, les objets de plus faible capacité thermique se réchauffent plus vite et l'eau à 100 °C se transforme en vapeur. Dans l'écran Systèmes, construisez une chaîne allant d'une source (robinet, Soleil avec nuages, bouilloire sur le feu, cycliste) à un récepteur (ampoule à incandescence, ampoule fluorescente, bouilloire électrique, ventilateur) en passant par un convertisseur (générateur, panneau solaire), et observez les blocs d'énergie changer de forme à chaque étape, la part perdue étant libérée sous forme de chaleur. D'après la simulation "Energy Forms and Changes" de PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0) ; réécrite.

Leçon : Transferts d'énergie et énergie perdue

Ce qu’elle montre

La simulation "Formes et conversions de l'énergie" accompagne le thème de l'énergie, dans la leçon sur les transferts d'énergie et l'énergie perdue. Les élèves réalisent eux-mêmes des expériences de transfert thermique et construisent des chaînes énergétiques, et constatent que l'énergie ne fait que changer de forme sans jamais disparaître.

Mode d’emploi

Dans l'écran Introduction, les élèves font glisser le bloc de fer, la brique, le bécher d'eau et le bécher d'huile de cuisine sur deux brûleurs, montent un curseur pour chauffer ou le descendent pour refroidir, empilent des blocs ou plongent un bloc dans un bécher, puis placent des thermomètres pour lire la température de chaque objet. Avec un brûleur au même réglage, le bloc de fer chauffe beaucoup plus vite que l'eau car sa capacité thermique est plus faible ; quand l'eau atteint 100 °C, sa température reste constante et l'eau se transforme en vapeur. En affichant les blocs d'énergie, on voit l'énergie thermique passer du brûleur aux objets, des objets chauds aux objets froids, puis vers l'air. Dans l'écran Systèmes, les élèves choisissent une source (un robinet, le Soleil avec des nuages, une bouilloire chauffée sur le feu ou un cycliste qu'il faut nourrir), un convertisseur (générateur ou panneau solaire) et un récepteur (ampoule à incandescence, ampoule fluorescente, bouilloire électrique ou ventilateur). Les blocs d'énergie changent de couleur selon la forme d'énergie : mécanique, électrique, lumineuse, chimique et thermique ; chaque étape perd une partie de l'énergie sous forme de chaleur, et le panneau de données montre que l'énergie totale reçue est toujours égale à l'énergie utile plus l'énergie perdue.

Paramètres modifiables

  • Écran Introduction (brûleurs, objets, thermomètres), Systèmes (chaîne énergétique)
  • Afficher les blocs d'énergie
  • Source d'énergie (écran Systèmes) Robinet, Soleil, Bouilloire chauffée sur le feu, Cycliste
  • Convertisseur (écran Systèmes) Générateur, Panneau solaire
  • Récepteur (écran Systèmes) Ampoule à incandescence, Ampoule fluorescente, Bouilloire électrique, Ventilateur électrique

Questions à explorer

  1. Quand le cycliste allume l'ampoule, par quelles formes l'énergie passe-t-elle ?
  2. Si l'on pose le bloc de fer et le bécher d'eau sur deux brûleurs au même réglage, lequel chauffe le plus vite, et pourquoi ?
  3. Pourquoi une ampoule à incandescence perd-elle plus d'énergie qu'une ampoule fluorescente, et où va l'énergie perdue ?

Simulations associées