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TP expérimental — L’énergie et ses transferts

4e · Cycle 4 · L’énergie, ses transferts et ses conversions

Couleur et absorption du rayonnement, conduction dans différents matériaux, efficacité d’un isolant.

Objectifs
Avant de manipuler — ton hypothèse

Deux canettes, l’une noire et l’autre blanche, sont éclairées par la même lampe. Laquelle va chauffer le plus vite ? Écris ton hypothèse.

Sécurité
Matériel
Partie A — Couleur et rayonnement
  1. Verse 150 mL d’eau à température ambiante dans chaque canette, place un thermomètre dans chacune.
  2. Place la lampe à 20 cm des deux canettes, à égale distance.
  3. Relève les températures toutes les 2 minutes pendant 12 minutes.
t (min)θ canette noire (°C)θ canette blanche (°C)
0
2
4
6
8
10
12

Trace les deux courbes θ = f(t) sur le même graphique.

Partie B — Qui conduit le mieux ?
  1. Colle une petite noisette de beurre à 10 cm du bout de chaque cuillère.
  2. Plonge les trois cuillères en même temps dans l’eau chaude.
  3. Note le temps au bout duquel chaque noisette fond et glisse.
CuillèreDurée avant que le beurre glisse
métal
plastique
bois
Partie C — Tester un isolant
  1. Remplis les deux pots avec la même quantité d’eau chaude à la même température.
  2. Enveloppe un seul pot dans l’écharpe (ou le papier bulle).
  3. Relève la température des deux pots toutes les 5 minutes pendant 20 minutes.
t (min)pot nu (°C)pot isolé (°C)
0
5
10
15
20
Questions d’interprétation
  1. Ton hypothèse de départ est-elle validée ? Utilise tes courbes.
  2. Pourquoi faut-il placer la lampe à la même distance des deux canettes ?
  3. Classe les trois cuillères de la plus conductrice à la plus isolante.
  4. Pourquoi le pot isolé refroidit-il moins vite ? Quel(s) mode(s) de transfert l’écharpe limite-t-elle ?
Trace écrite — bilan

Une surface sombre absorbe davantage le rayonnement et s’échauffe plus vite. Les métaux conduisent bien l’énergie thermique ; le bois et le plastique sont des isolants. Un isolant ralentit les transferts thermiques : l’eau du pot isolé refroidit moins vite.

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