Énergie : transferts thermiques, chaleur et température

Complète avec le mot ou le nombre qui convient.

1. On mesure une température avec un .
   L’instrument de mesure de la température est le thermomètre.
2. En France, on exprime une température en degrés .
   Le degré Celsius, de symbole °C.
3. Un thermomètre plongé dans de l’eau pure qui bout, sous la pression normale, indique °C.
   L’eau pure bout à 100 °C sous la pression atmosphérique normale.
4. Plus les particules s’agitent, plus la température est .
   Plus d’agitation, température plus élevée.

Lis le thermomètre du jardin, puis calcule.

1. À 7 h, le thermomètre indique °C.
   La colonne s’arrête 6 graduations sous 0 : −6 °C.
2. À 14 h, il indique 11 °C. La température a augmenté de °C.
   De −6 à 0 : 6 degrés ; de 0 à 11 : 11 degrés. 6 + 11 = 17 °C.
3. Les particules de l’air s’agitent le plus à h.
   À 14 h, la température est la plus élevée (11 °C > −6 °C).
4. Le lendemain, il fait 4 °C à 18 h, puis la température baisse de 9 °C pendant la nuit. Elle descend à °C.
   4 − 9 = −5 °C : de 4 à 0, on descend de 4 ; il reste 5 degrés à descendre sous 0.

Mesurer correctement : raisonne, puis complète.

1. Pour connaître la température de l’huile d’une friteuse, on plonge le thermomètre au milieu de l’huile, sans toucher le fond ni les de la cuve.
   Il ne faut toucher ni le fond ni les parois : on mesurerait leur température.
2. On attend que la valeur affichée se avant de la lire.
   Le thermomètre met un moment à prendre la température de l’eau : on attend qu’il se stabilise.
3. Tom plonge la main gauche dans de l’eau froide et la main droite dans de l’eau chaude, puis les deux mains dans une même eau tiède. La main gauche trouve l’eau tiède chaude ; la main droite la trouve .
   La main droite, plus chaude que l’eau tiède, lui cède de l’énergie : elle la trouve froide.
4. Une même eau donne deux sensations différentes : le toucher ne permet donc pas de une température.
   Seul un thermomètre permet de mesurer une température.

Complète avec le mot qui convient.

1. Une tasse de tisane à 70 °C refroidit dans une cuisine à 20 °C : c’est la qui cède de l’énergie.
   La tisane, plus chaude, cède de l’énergie à l’air de la cuisine.
2. L’énergie qui passe d’un corps à un autre à cause d’une différence de température s’appelle la chaleur, ou transfert .
   Chaleur = transfert thermique.
3. Comme toute énergie, la chaleur se compte en .
   L’unité d’énergie est le joule (J).
4. Longtemps après, un thermomètre plongé dans la tisane indique °C.
   Elle a atteint l’équilibre thermique avec l’air de la cuisine : 20 °C.
5. Une tasse de thé à 80 °C et une baignoire pleine d’eau à 40 °C refroidissent jusqu’à la température de la pièce. C’est la qui cède le plus d’énergie.
   La baignoire est moins chaude, mais elle contient bien plus d’eau : elle cède bien plus d’énergie. Une température élevée ne veut pas dire beaucoup d’énergie transférée.

Un melon gardé à la cave, à 12 °C, est posé sur une table, à l’ombre d’une terrasse où l’air est à 27 °C.

1. Qui cède de l’énergie à l’autre ? L’ de la terrasse.
   L’air de la terrasse, plus chaud, cède de l’énergie au melon.
2. Plusieurs heures plus tard, le melon est à °C.
   Il atteint l’équilibre thermique avec l’air de la terrasse : 27 °C.
3. Il s’est donc réchauffé de °C.
   27 − 12 = 15 °C.
4. Pendant ce temps, les particules du melon se sont mises à s’agiter .
   Sa température a monté : ses particules s’agitent davantage.

Un caillou chauffé au soleil, à 45 °C, est plongé dans un seau d’eau de pluie à 11 °C. On relève les deux températures toutes les 2 minutes.

1. Lis la température d’équilibre : °C.
   Les deux courbes se rejoignent à 15 °C.
2. Elle est atteinte au bout de min.
   Les courbes se rejoignent à 10 min.
3. Le caillou a refroidi de °C.
   45 − 15 = 30 °C.
4. L’eau, elle, ne s’est réchauffée que de °C.
   15 − 11 = 4 °C : il y a beaucoup d’eau, sa température change peu. L’équilibre n’est pas la moyenne (28 °C).
5. À 12 min, les particules du caillou s’agitent qu’au départ.
   Le caillou a refroidi : ses particules s’agitent moins.

Indique le mode de transfert : « conduction », « convection » ou « rayonnement ».

1. Des mains froides se réchauffent autour d’un bol de chocolat chaud :
   Les mains touchent le bol : conduction.
2. Au-dessus d’un bâton d’encens, l’air chauffé monte vers le plafond en emportant la fumée :
   L’air chaud, moins dense, se déplace et emporte son énergie : convection.
3. Une lampe chauffante tient au chaud des poussins placés sous elle, sans les toucher :
   À distance, sans contact : rayonnement.
4. Un fer à souder chauffe le fil de métal qu’il touche :
   Contact entre deux solides : conduction.
5. Un sèche-cheveux souffle de l’air chaud qui réchauffe les cheveux :
   L’air chaud se déplace et emporte son énergie : convection.
6. Le matin, le dos d’un lézard reçoit l’énergie du Soleil par
   L’énergie du Soleil arrive par rayonnement.

Complète avec le mot exact.

1. Le seul mode de transfert possible dans le vide est le .
   Ni conduction ni convection sans matière : seul le rayonnement traverse le vide.
2. Chauffé, un gaz se : son volume augmente, sa masse ne change pas.
   Il se dilate.
3. Il devient donc moins que le gaz froid qui l’entoure, et il monte.
   Même masse dans un plus grand volume : il est moins dense.
4. Dans un solide, la matière ne peut pas circuler : la y est impossible.
   La convection demande un fluide qui se déplace.
5. Tout corps émet un rayonnement, d’autant plus fort qu’il est .
   Plus un corps est chaud, plus il rayonne.

Raisonne, puis complète.

1. Un climatiseur souffle de l’air froid. On le fixe en haut du mur, car cet air froid vers le sol.
   L’air froid descend et l’air chaud monte : le climatiseur placé en haut brasse toute la pièce.
2. Une montgolfière s’élève quand le brûleur chauffe l’air de son enveloppe. Pour redescendre, le pilote laisse cet air se .
   En se refroidissant, l’air redevient plus dense et la montgolfière descend.
3. Deux voitures identiques, l’une noire, l’autre blanche, restent une heure au soleil. La plus chaude est la .
   Une surface sombre absorbe davantage le rayonnement : la noire.
4. Une bouillotte posée sur le ventre le réchauffe par .
   La bouillotte touche le ventre : conduction.

Indique si le matériau est un « conducteur » ou un « isolant » thermique.

1. La mousse d’un matelas :
   Elle emprisonne de l’air : isolant.
2. Le fond en aluminium d’une poêle :
   Un métal : conducteur.
3. La fibre de bois posée sous une toiture :
   Des fibres et de l’air emprisonné : isolant.
4. Une gamelle en inox (un acier) :
   L’acier est un métal : conducteur.
5. Le néoprène d’une combinaison de plongée, rempli de petites bulles de gaz :
   Des bulles de gaz immobiles : isolant.

Complète avec le mot qui convient.

1. Une glacière de pique-nique ne supprime pas l’arrivée d’énergie vers les boissons : elle la .
   Un isolant ralentit les transferts, il ne les supprime pas.
2. Dans une bouteille isotherme, le entre les deux parois empêche la conduction et la convection.
   Sans matière, ni conduction ni convection : c’est le vide.
3. L’air isole bien à condition de rester : sinon, il transporte l’énergie par convection.
   C’est l’air immobile qui isole.
4. Le pare-soleil brillant posé derrière le pare-brise d’une voiture renvoie une grande partie du du Soleil.
   Une surface brillante renvoie le rayonnement.
5. Une couette ne fournit pas d’énergie : l’énergie qui garde le dormeur au chaud vient de son .
   C’est le corps qui produit l’énergie ; la couette ralentit sa perte.

Un matin d’hiver où l’air est à 4 °C, Léo s’assoit sur un banc public resté dehors toute la nuit : ses accoudoirs sont en aluminium, son assise en plastique.

1. Au toucher, la partie qui lui paraît la plus froide est celle en .
   L’aluminium, un métal, conduit mieux que le plastique : il emporte l’énergie de la main plus vite.
2. Un thermomètre posé sur l’accoudoir, puis sur l’assise, indiquerait °C.
   Resté toute la nuit dehors, tout le banc a pris la température de l’air : 4 °C. Seule la sensation diffère.
3. Le plastique de l’assise est un thermique.
   Le plastique est un isolant : il emporte lentement l’énergie de la main.
4. Léo s’assoit sur son écharpe en laine pliée : elle le passage de l’énergie de Léo vers le banc.
   La laine, isolante, ralentit le transfert : Léo perd son énergie moins vite.