Ressources · 5ᵉ · Physique
Énergie : transferts thermiques, chaleur et température
Mesurer une température et comprendre ce qu’elle traduit, l’agitation des particules ; la chaleur, énergie qui passe du corps chaud au corps froid jusqu’à l’équilibre thermique ; conduction, convection et rayonnement ; conducteurs, isolants et isolation.
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Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Devoir surveillé – Énergie : transferts thermiques, chaleur et température
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Exercice 1 – Température et chaleur ★★
(4 pts)Réponds en une ou deux phrases.
- a)Que traduit la température d’un corps, à l’échelle de ses particules ?
- b)Quelle est la différence entre la chaleur et la température ? Donne l’unité de chacune.
- c)Un thermomètre extérieur indique −9 °C à 7 h et 6 °C à 15 h. De combien de degrés la température a-t-elle augmenté ? Détaille le calcul.
- d)Pourquoi la phrase « ce radiateur contient beaucoup de chaleur » est-elle incorrecte ?
Exercice 2 – Exploiter des relevés de température ★★
(4 pts)Une canette de soda à 8 °C est plongée dans une casserole d’eau tiède, à 40 °C. On relève les deux températures chaque minute.
- a)Quel corps cède de l’énergie à l’autre ? Justifie.
- b)Lis la température d’équilibre et l’instant où elle est atteinte.
- c)De combien de degrés le soda s’est-il réchauffé ? Et l’eau, de combien a-t-elle refroidi ?
- d)Un élève affirme : « la température finale aurait dû être la moyenne, 24 °C ». Que lui réponds-tu ?
Exercice 3 – Identifier le mode de transfert ★★
(4 pts)Pour chaque situation, nomme le mode de transfert thermique et justifie en une phrase.
- a)En haute montagne, la veste sombre d’un alpiniste arrêté au soleil devient tiède alors que l’air reste glacial.
- b)Un nouveau-né posé peau contre peau sur le ventre de son père se réchauffe.
- c)Au-dessus d’une bougie allumée, une petite hélice en papier se met à tourner.
- d)Pourquoi le rayonnement est-il le seul des trois modes qui puisse transporter l’énergie du Soleil jusqu’à la Terre ?
Exercice 4 – Isoler une maison ★★★
(4 pts)La famille de Noé rénove sa maison. Par une nuit de janvier, il fait 19,5 °C à l’intérieur et −3,5 °C dehors. Elle pose de la laine de roche dans les combles.
- a)Calcule l’écart de température entre l’intérieur et l’extérieur.
- b)Par quel mode l’énergie traverse-t-elle un mur en pierre ? Justifie.
- c)Pourquoi la laine de roche isole-t-elle bien ? Cite un autre isolant qui fonctionne de la même façon.
- d)Les radiateurs de la maison ont un corps en acier. Pourquoi choisir un métal pour un radiateur, alors qu’on cherche à isoler la maison ?
Exercice 5 – Corriger des raisonnements ★★★
(4 pts)Chaque phrase contient une erreur. Explique-la, puis corrige la phrase.
- a)« Je mets un glaçon dans mon jus : il va lui donner son froid. »
- b)« Dans ma chambre, il fait plus chaud près du plafond parce que la chaleur monte. »
- c)« Avec ses gants de ski, Lina n’aura jamais froid aux mains, même après des heures dehors à −10 °C. »
- d)« Si j’enveloppe le bac de crème glacée dans une couverture, elle fondra plus vite : une couverture, ça tient chaud. »
Bon courage !
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Voir le corrigé et le barème
Corrigé et barème – Énergie : transferts thermiques, chaleur et température
Durée : 55 min – Calculatrice interdite – Sur 20 points · Physique 5ᵉ
Exercice 1 – Température et chaleur ★★
(4 pts)- a)Elle traduit l’agitation des particules : plus elles s’agitent, plus la température est élevée. (1)
- b)La température décrit l’état d’un corps ; elle se mesure au thermomètre, en degrés Celsius (°C). La chaleur (transfert thermique) est de l’énergie qui passe d’un corps à un autre ; elle se compte en joules (J). (1)
- c)De −9 à 0 : 9 degrés ; de 0 à 6 : 6 degrés. 9 + 6 = 15 °C. (1)
- d)Un corps ne contient pas de chaleur : le radiateur est à une température élevée et possède de l’énergie thermique ; la chaleur est l’énergie qu’il cède, et elle n’existe que pendant le transfert. (1)
Repère — Température : en °C, au thermomètre. Chaleur : de l’énergie qui passe, en joules.
Exercice 2 – Exploiter des relevés de température ★★
(4 pts)- a)L’eau de la casserole, la plus chaude (40 °C contre 8 °C) : l’énergie va spontanément du plus chaud vers le plus froid. (1)
- b)Les courbes se rejoignent à 35 °C, au bout de 6 min : c’est l’équilibre thermique. (1)
- c)Soda : 35 − 8 = 27 °C de plus. Eau : 40 − 35 = 5 °C de moins. (1)
- d)La température d’équilibre est seulement comprise entre les deux températures de départ ; elle dépend des quantités : il y a plus d’eau que de soda, l’équilibre est plus proche de la température de l’eau. (1)
Erreur fréquente — Prendre la moyenne : l’équilibre est entre les deux températures de départ, pas forcément au milieu.
Exercice 3 – Identifier le mode de transfert ★★
(4 pts)- a)Rayonnement : l’énergie du Soleil arrive à distance, sans contact, et la veste sombre l’absorbe bien ; l’air, plus froid que la veste, ne peut pas la réchauffer. (1)
- b)Conduction : les deux corps sont en contact, l’énergie passe de proche en proche de la peau du père, plus chaude, à celle du bébé, sans déplacement de matière. (1)
- c)Convection : l’air chauffé par la flamme se dilate, devient moins dense et monte en faisant tourner l’hélice. (1)
- d)Entre le Soleil et la Terre, il y a le vide : sans matière, ni conduction ni convection ; seul le rayonnement se propage dans le vide. (1)
Repère — Contact → conduction ; fluide qui circule → convection ; à distance, même dans le vide → rayonnement.
Exercice 4 – Isoler une maison ★★★
(4 pts)- a)19,5 − (−3,5) = 19,5 + 3,5 = 23 °C. (1)
- b)Par conduction : le mur est solide, l’énergie y passe de proche en proche, sans déplacement de matière, de sa face intérieure, plus chaude, vers sa face extérieure, plus froide. (1)
- c)Elle emprisonne de l’air immobile entre ses fibres : l’air conduit très mal et, bloqué, ne peut pas circuler (pas de convection). Autres exemples : laine de verre, polystyrène, laine de mouton, fibre de bois. (1)
- d)Le radiateur doit au contraire laisser passer vite l’énergie de l’eau chaude vers l’air de la pièce : un métal, bon conducteur, la lui cède rapidement. L’isolation des murs et du toit sert ensuite à garder cette énergie dans la maison. (1)
Repère — Isoler, c’est ralentir le transfert vers l’extérieur (air immobile) ; un conducteur sert là où l’énergie doit passer vite.
Exercice 5 – Corriger des raisonnements ★★★
(4 pts)- a)Le froid ne se déplace pas : c’est le jus, plus chaud, qui cède de l’énergie au glaçon ; le jus se refroidit et le glaçon fond. (1)
- b)Ce n’est pas « la chaleur » qui monte : c’est l’air chauffé, dilaté et moins dense, qui monte par convection ; voilà pourquoi il fait plus chaud près du plafond. Par conduction et par rayonnement, l’énergie part dans toutes les directions. (1)
- c)Les gants ralentissent les pertes d’énergie des mains sans les supprimer : au bout de plusieurs heures dans le froid, les mains finissent par se refroidir. (1)
- d)Une couverture ne produit aucune énergie : c’est un isolant, qui ralentit les transferts dans les deux sens. Elle ralentit l’arrivée de l’énergie de l’air, plus chaud, vers la crème glacée : celle-ci fondra plus lentement. (1)
Erreur fréquente — Parler de « froid » qui se déplace, de « chaleur » qui monte, ou croire qu’un isolant produit de l’énergie.
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Ce contrôle de physique 5ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Énergie : transferts thermiques, chaleur et température » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Température et chaleur ★★/ 4 pts
- Exercice 2 — Exploiter des relevés de température ★★/ 4 pts
- Exercice 3 — Identifier le mode de transfert ★★/ 4 pts
- Exercice 4 — Isoler une maison ★★★/ 4 pts
- Exercice 5 — Corriger des raisonnements ★★★/ 4 pts
Notions évaluées
Thermomètre, degré Celsius, écart de température, agitation des particules, chaleur ou transfert thermique (en joules), énergie thermique, sens du transfert, équilibre thermique, courbe de température, conduction, convection, dilatation et densité d’un fluide, rayonnement émis et absorbé, conducteur thermique, isolant thermique, air immobile, vide, paroi réfléchissante, double vitrage, sensation de chaud et de froid.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Énergie : transferts thermiques, chaleur et température » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de cinquième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Énergie : transferts thermiques, chaleur et température » du programme officiel de physique en cinquième, soit : mesurer une température au thermomètre, en degrés Celsius (rappel de 6e) ; la température traduit l’agitation des particules ; chaleur (transfert thermique, en joules) et température, deux grandeurs différentes ; sens spontané du transfert, du plus chaud vers le plus froid ; équilibre thermique et lecture de courbes de température ; conduction, convection et rayonnement (émission et absorption) ; conducteurs et isolants thermiques (rappel de 6e), air immobile, bouteille isotherme, isolation d’une maison.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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