Les étudiants visiteront le SWAC de Tetiaroa et participeront à une activité qui illustre le transfert de l'énergie thermique. Armés d'une nouvelle compréhension, ils construiront, testeront et expliqueront le fonctionnement d'un modèle de système de transfert de chaleur.
Mains chaudes mains froides
Materiel: deux grands contenants, eau et glace.
Préparation avant l'activité: environ une heure avant l'activité, mettre un bol d'eau au soleil. Cette eau sera utilisée comme eau chaude pour l'activité et réinforce la source énergétique d'origine.
Procédure: Dessiner 3 longues lignes parallèles sur le sable et expliquer que celles-ci représentent deux tubes d'eau. Placer un bac d'eau à chaque extrémité du centre de la ligne. Diviser la classe en deux équipes (eau froide et tiède). Chaque équipe doit placer les mains dans l'eau et laisser leur mains jusqu'à ce qu'elles soient « froides » ou « chaudes ». Des côtés opposés des « tubes », les étudiants marchent les uns vers les autres, se touchant les mains en passant comme les équipes de football le font après un match. La longueur de temps où ils se touchent peut varier. En passant, ils doivent retourner à leur bac d'eau et se mouiller les mains puis continuer. L'activité doit être continue, les étudiants sont comme de géantes moléculer d'eau, stockant puis relachant de l'énergie en passant à travers les tubes.
Questions:
- Après avoir touché les mains le long de la ligne, avez-vous remarqué si vos mains se sont refroidis ou réchauffées en touchant vos camarades?
- Avez-vous remarqué un changement de température de l'eau dans les bacs?
- Quelle équipe avait les mains avec le plus d'énergie?
- Quelle équipe a donné de l'énergie?
- Quelle équipe à prit de l'énergie?
Construire un système de transfert de chaleur
Les étudiants construiront et testeront l'éfficacité d'un système de transfert de chaleur simplifié.
Objectifs: les étudiants expliqueront leur système, son éfficacité de refroidissement d'eau et le compareront à celui de leur camarades.
Materiel:
- grande glacière ou bassine en plastique (percer un trou sur un côté)
- scellant en silicone
- tuyau en cuivre
- tube en plastique
- entonnoir
- seaux
- un mètre
- corde ou tape pour marquer les tuyaux
- thermomètres
- glace
- fiche pour récolter les données
- zip ties, cordes, etc, pour attacher les tubes (si besoin)
Ils travailleront en groupe de 3 de préférence : Un étudiant pour verser, un pour lire la température de l'eau et le dernier pour écrire les données.
En suivant (plus ou moins) le schéma ci-dessous, les étudiants fabriqueront leur version d'un système de transfert de chaleur et testeront un des paramètres ci-dessous :
- l'éfficacité d'un tube en plastique comparé à un tube en cuivre (les tubes doivent être de la même longueur)
- le lien entre la longueur du tube et son éfficacité (ils doivent utiliser une sorte de tube de différentes longueurs)
- le lien entre le temps passé par le tube dans l'eau et son éfficacité (le tuyau de sortie doit avoir un système de blocage de l'eau et de minuterie) Ils doivent donc avoir des chronomètres et soit une valve pour fermer l'eau ou quelqu'un pour bloquer l'eau avec son doigt.
- Système inverse – certains étudiants voudront peut être chauffer l'eau au lieu de refroidir l'eau.
Notes: Les tubes doivent être marqués à la même longueur pour chaque essai pour être sûr la meme longueur de tube est immergée dans l'eau glacée. La longueur doit être écrire sur la fiche de prise de données. La température doit être lue pour chaque essai pour être plus précis. Le contexte doit être énoncé « qu'est ce qui constitue un test équitable dans une investigation scientifique ? »
Fiche de prise de données pour changement de température. S'ils testent une autre variable, la fiche de prise données doit être modifiée.
Si la longueur du tube est la variable:
Volume d'eau______________ Tube fabriqué en (matière)_________________ Temps passé dans le tube______________
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Essai numéro |
Température d'arrivée d'eau |
Température de l'eau dans la bassine |
Température de sortie d'eau |
Longueur du tube |
Changement de température |
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If the matière de fabrication du tube est le variable:
Volume d'eau______________ Longueur du tube_________________ Temps passé dans le tube______________
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Essai numéro |
Température d'arrivée d'eau |
Température de l'eau dans la bassine |
Température de sortie d'eau |
Matière de fabrication du tube |
Changement de température |
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If the temps passé dans le tube est le variable:
Volume d'eau______________ Longueur du tube_________________ Tube fabriqué en (matière)______________
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Essai numéro |
Température d'arrivée d'eau |
Température de l'eau dans la bassine |
Température de sortie d'eau |
Temps passé dans le tube |
Changement de température |
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Explorer le swac - plus d'infos
Questions - discuter pendant ou après la visite.
Quelle est la profondeur du tuyau d'entrée? Quelle est la temperature de l'ocean à cette profondeur?
Quelle est la profondeur du tuyau de sortie? Quelle est la temperature de l'ocean à cette profondeur?
Quelle est la temperature de l'eau au tuyau de sortie du SWAC?
Est-ce qu'il y a plus d'énergie venant du tuyau d'entrée ou de sortie?
