Environnement et énergie

De Wikidebrouillard.

Version du 9 juin 2008 à 15:18

Exploration thématique sur l'environnement et l'énergie.

Concepts et expériences

Les principes

Énergie dans la nature

Les végétaux transforment l'énergie lumineuse en énergie chimique qu'ils utilisent comme nourriture.
Ce sont les seuls êtres vivants capables de réaliser ce processus. C'est ainsi que d'autres animaux se nourrissent de végétaux; l'énergie créée par ceux-ci est alors transmise et transformée par les êtres vivants : c'est ce que l'on appelle les chaines alimentaires. Toute chaine alimentaire à pour origine une plante verte. Sans elle, il n'y aurait pas de vie sur terre car il n'y aurait pas création d'énergie nécessaire à la survie des êtres vivants.

Construire une chaine alimentaire

exemple d'une chaine alimentaire dans l'écosystème aquatique. Trouver des images de différentes êtres vivants: du plancton, des algues, un petit poisson, une truite, un héron, des mollusques, des tétards, des insectes, des vers, des tritons, des amphibiens....Relier ensuite tous ces êtres vivants par des flèches dans le sens "est mangé par". On découvrira l'ampleur des réseaux trophiques et la quantité d'énergie transmise du départ à l'arrivée. VOIR DANS L'ENCYCLO: "A la découverte de l'eau", la vie est apparue dans l'eau: Qui mange qui?...

Sources d'énergie

Lien vers la page "Source d'énergie" de Wikipédia

• énergie chimique : La pile avec une pomme de terre et, sur le même principe avec des oranges : La pile de Jean-Luc

• Expérience 2
• Expérience 3
• Expérience ...

Les problèmes liés à l'énergie

Impacts de l'utilisation de l'énergie par l'homme

• Expérience 1
• Expérience 2
• Expérience 3
• Expérience ...

Le cas du changement climatique

• Expérience 1
• Expérience 2
• Expérience 3
• Expérience ...

Pistes vers une sortie de crise énérgétique

[Voir la dernière remarque dans l'onglet discussion en haut !]

Renouvelabilité de l'énergie

Lien vers l'article "Energie renouvelable" de Wikipédia

• Le four solaire

• Le chauffe-eau solaire

Le matériel: 2 boites (cartons ou bois)carrées pouvant s'emboiter l'une dans l'autre, la plus grande mesurant environ 40cm de coté, 1 carreau de verre de la taille de la plus grande boite (il va lui servir de couvercle), du papier d'aluminium, 2 mêtres de tuyau noir d'environ 1,5cm de diamêtre, des bouchons de liège, du papier adhésif résistant, 1paire de ciseaux, des vêtements en laine usagés, une cale en bois,

POUR TRAVAILLER AVEC LES ENFANTS: analyser tous les composants du chauffe eau et comprendre pourquoi on les a utiliser avec quelques expériences...

L'explication L’eau qui sort du tuyau est bien plus chaude que celle qui entre ! Tous les ingrédients sont présents pour utiliser l'énergie solaire le mieux possible : Le tuyau noir absorbe les rayons solaires et transmet leur chaleur à l’eau. L’aluminium reflète la plus grande partie des rayons du Soleil vers le tuyau. Le carreau de verre laisse entrer l’énergie du soleil et l’emprisonne. Le rayonnement en traversant le verre a perdu de l’énergie et n’en pas assez pour retraverser le verre. Il est donc emprisonné (cela s’appelle l’effet de serre). La laine empêche la chaleur de quitter l’appareil de se perdre en l'isolant du sol.

Les applications C'est en suivant ce même principe que fonctionnent les capteurs solaires placés sur le toit des maisons. Une partie d’eau de la distribution est envoyée dans le capteur solaire. Quand l’eau est chaude elle est mise dans une réserve comme cela on peut avoir de l’eau chaude en continu. L’eau chaude peut être utilisée pour les sanitaires, pour amener de l’eau chaude vers le lave linge, ou encore chauffer la maison. La plupart du temps, le tuyau est rempli d’un liquide qui transporte encore mieux la chaleur que l’eau. On croit souvent que les équipements solaires ne fonctionnent que lorsqu'il n'y a pas de nuages. Or il fait jour même lorsqu'il y a des nuages, ce qui montre que les rayons transporteurs d'énergie du Soleil sont bien présents, même quand celui-ci est caché. C'est ce qui explique que les systèmes solaires fonctionnent aussi dans le Nord de l'Europe. En Autriche et en Allemagne, des dizaines de milliers de systèmes sont installés chaque année.

1ère expérience: Pourquoi l'aluminium et pourquoi le noir?

La couleur dominante des équipements solaires est le noir. Pourquoi ? Comment savoir si la couleur d’un matériau l’aide à mieux capter la chaleur ?

Le matériel 1 feuille de papier blanc 1 feuille de papier peinte en noir 1 feuille d’aluminium de même dimension que les feuilles de papier 1 feuille d’aluminium peinte en noir, de mêmes dimensions que les autres feuilles 1 planche de 50 cm de long sur 10 de large 2 livres de mêmes dimensions

L’expérience Il te faut trouver un endroit bien ensoleillé. 1 Dispose les feuilles côte à côte, sans qu’elles se touchent, sur le sol, au Soleil. À l’aide des deux livres et de la planche, construis un abri afin qu’une moitié de chaque feuille soit à l’ombre

2 Au bout de 10 minutes, pose le doigt sur les parties éclairées et ombragées de chaque feuille : Quelle est la plus chaude, la moins chaude ? Fichier:Schéma de l'expérience.jpg

L’explication Les rayons du Soleil qui arrivent sur les parties éclairées sont (on dit absorbés) par les matières de façons différentes en fonction de leur couleur : le papier blanc et la feuille d’aluminium non peinte n’absorbent que très peu de rayons, ceux-ci rebondissent sur ces surfaces. Par contre, les deux faces noires renvoient peu de rayons car elles les absorbent bien. En touchant les faces éclairées, tu te rends compte que celles qui absorbent les rayons solaires sont plus chaudes que celles qui les reflètent. Ces rayons communiquent de la chaleur aux objets qui les absorbent. As-tu remarqué que la partie ombragée du papier noir est moins chaude que la partie ombragée de l’aluminium noir ? C’est parce que l’aluminium est un métal, et que les métaux conduisent mieux la chaleur que le papier. Touche à présent les parties éclairées de la feuille blanche et de l’aluminium non peint. Que constates-tu ?

Les applications Selon toi, pourquoi, en Grèce, les maisons sont peintes en blanc ? La couleur noire omniprésente sur les équipements solaires permet à ceux-ci d’absorber le plus de chaleur possible, pour les appareils à absorption de chaleur comme un panneau de cellules photovoltaïques, un chauffe-eau. Par contre ce sont des matières réfléchissantes qui équipent des appareils à réflexion comme un cuiseur ou un four parabolique.

2ème expérience: Pourquoi noir ou blanc?

matériel: 2 pots type pots de yaourts "la laitière":1 peins en blanc et 1 peins en noir. Des lampes (pour imiter le soleil). Des thermomètres. Un chronomètre.

Remplir les 2 pots avec le même niveau d'eau.Leur mettre chacun un couvercle de leur couleur (voir image). Les mettre sous la lumière pendant un certains temps (environ 10 min). Une fois ce temps écoulé, mettre les thermomètres dans les pots et comparer la température. Quelles conclusions pouvons nous en tirer???

3ème expérience: Pourquoi du verre?

Matériel: 4 pots type pots de yaourt "la laitière". 2 peins en noir et 2 peins en blanc.1 saladier en verre. 2 lampes (pour imiter le soleil). Des thermomètres.

Remplir les 4 pots avec le même niveau d'eau. Placer un pot blanc et un pot noir sous une lampe. Et placer un pot noir et un pot blanc sous le saladier puis sous la lampe. Laisser s'écouler une dizaine de minutes et placer les thermomêtres dans chacun des pots. Quelles conclusions pouvons nous en tirer vis à vis du verre?? Les rayonnements de la lumière et leur chaleur ont assez d'énergie pour traverser le verre . Par contre, ils n'en n'ont plus assez pour en ressortir. Le verre permet donc de conserver la chaleur et ainsi d'augmenter la température de l'eau présente dans les deux pots en dessous du saladier....

4ème expérience: Pourquoi de la laine

Matériel : De la laine ou un tissu en coton assez épais, de pots type pots de yaourts « la laitière », des thermomètres, un chronomètre. Expérience : Enrouler la laine ou le tissu en coton autours d’un des pots (accrocher le avec un élastique par exemple).Mettre de l’eau bouillante ou de l’eau chaude du robinet dans les deux pots à même température et à même niveau d’eau. Mettre de suite un thermomètre dans chaque pot. Placer ceux-ci dans un endroit frais (dehors s’il ne fait pas très beau ou au réfrigérateur).Choisir un protocole d’expérimentation pour mesurer l’évolution de la température : toutes les 2 min, les 5 min, les 10 min… et comparer la température des deux pots au fur et à mesure que le temps s’écoule. Que remarquez-vous ?

Explication : La laine empêche la chaleur de quitter le pot et de se perdre en l’isolant.

Économie d'énergie

Lien vers la page "Économie d'énergie" de Wikipédia

• Jeu "Un jour sans fin" : il s'agit d'un jeu de rôle où les protagonistes revivent sans cesse la même journée. Chaque jour, le joueur a le temps d'effectuer seulement 10 actions (par exemple).

Ces actions sont des événements du quotidien que le joueur choisit parmis des étiquettes apposées au plateau de jeu (ce dernier représentant par exemple une ville standard). Chaque carte d'action correspond à un nombre de point (qui n'est pas explicité sur la carte). A la fin de chaque journée, on comptabilise le nombre de points qu'a accumulé chaque joueur : il s'agit de son empreinte écologique (ou sa dépense d'énergie pour cadrer mieux au thème).

But du jeu : diminuer son empreinte écologique.

Objectif de l'opération : faire découvrir au joueur quelles sont les actions qui lui permettent de diminuer son empreinte écologique (ou ses dépenses énergétiques) au travers des différents essais qu'il effectura aux fils des jours (dans le jeu). On peut arrêter le jeu quand un joueur a atteint un score suffisamment bas en points.

Limites éventuelles du jeu : le joueur ne découvre pas vraiment l'intérêt de ces gestes... A voir comment on pourrait amener les conséquences de ces gestes "éco-citoyens".

Environnement et énergie