Tester les propriétés des matériaux et comparer les combustibles
SciencesMatière et matériaux11–12 ansLaboratoire virtuel
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À suivre dans Matière et matériaux
Choisissez un matériau (cuivre, aluminium, acier, plastique, verre, bois, caoutchouc) et lancez un test : insérez-le dans un circuit pour vérifier s'il conduit l'électricité, chauffez une extrémité d'une tige pour voir à quelle vitesse la chaleur se propage, rayez-le avec une pointe d'acier pour comparer la dureté, ou laissez-le dans un endroit humide pour voir s'il rouille. Le tableau récapitulatif à droite se remplit avec les résultats et propose des objets courants fabriqués dans ce matériau. Passez au mode combustibles pour brûler 1 kg de bois, de charbon, d'alcool, de kérosène, d'essence ou de GPL : la simulation calcule la chaleur libérée Q = m·q, le nombre de litres d'eau qu'elle peut porter à ébullition et la masse de CO₂ rejetée.
Leçon : Matériaux et combustibles courants
Ce qu’elle montre
On choisit un matériau selon les propriétés qu'exige son usage. Les métaux comme le cuivre et l'aluminium conduisent bien l'électricité et la chaleur, d'où leur emploi pour les fils et les casseroles, tandis que le plastique, le caoutchouc, le verre et le bois sont des isolants électriques et conduisent mal la chaleur, ce qui convient aux poignées et aux gaines de câbles. La dureté se compare sur l'échelle de Mohs en rayant avec une pointe d'acier, et l'acier rouille à l'humidité s'il n'est pas protégé. Le pouvoir calorifique q d'un combustible est l'énergie libérée par kilogramme brûlé : Q = m·q ; les combustibles fossiles libèrent beaucoup d'énergie, mais aussi du CO₂.
Mode d’emploi
En mode Tester les propriétés des matériaux, choisissez un Matériau à tester et un Test, cliquez sur Lancer le test et observez la lampe, la cire qui fond, la rayure ou la rouille. Touchez les lignes du tableau récapitulatif pour remplir les quatre colonnes, puis discutez des objets auxquels chaque matériau convient. Passez à Brûler un combustible, comparer le pouvoir calorifique, choisissez un Combustible à brûler et une Masse de combustible brûlée, et comparez la chaleur libérée, les litres d'eau portés à ébullition et le CO₂ rejeté.
Paramètres modifiables
- Contenu Tester les propriétés des matériaux, Brûler un combustible, comparer le pouvoir calorifique
- Matériau à tester Cuivre, Aluminium, Acier (fer), Plastique, Verre, Bois, Caoutchouc
- Test Conduction électrique (dans un circuit avec une lampe), Conduction thermique (chauffer une extrémité d'une tige), Dureté (rayer avec une pointe d'acier), Rouille / dégradation à l'humidité
- Combustible à brûler Bois sec (q = 10 MJ/kg), Charbon (q = 27 MJ/kg), Alcool, éthanol (q = 27 MJ/kg), Kérosène (q = 44 MJ/kg), Essence (q = 46 MJ/kg), GPL (q = 46 MJ/kg)
- Masse de combustible brûlée 0,5–5 kg
Questions à explorer
- Pourquoi les poignées de casserole sont-elles souvent en plastique ou en bois plutôt qu'en métal ?
- Quel combustible de la simulation libère le plus de chaleur par kilogramme, et lequel le moins ?
- En plus du pouvoir calorifique, quels autres critères faut-il prendre en compte pour choisir un combustible ?
