SVT - Lycées - Rayonnement solaire
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SVT - Lycées - Rayonnement solaire
LSVT17 THÈME : Planète Terre et son environnement Niveau : seconde LE RAYONNEMENT SOLAIRE ET LES PLANÈTES EXTRAIT DU BO: La Terre est une planète du système solaire L'énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de la distance au soleil. CADRE PÉDAGOGIQUE: Accroche : utiliser les informations médiatisées : réchauffement de la planète, gaz à effet de serre, trou d’ozone… On se propose d’utiliser un modèle pour montrer l’influence de différents facteurs sur le réchauffement de l’atmosphère OBJECTIFS : Objectifs de méthode: Réaliser : concevoir un protocole, utiliser des capteurs Raisonner : adopter une démarche explicative Saisir des informations Utiliser un tableur pour tracer un graphe Objectifs de connaissances le Soleil émet dans l'espace des rayonnements de toute nature dont des rayons lumineux visibles lumière blanche) et invisibles (infrarouge = chaleur ). L’énergie solaire reçue par les planètes varie en fonction de sa distance par rapport au soleil. © PIERRON Le Rayonnement solaire 1/8 LSVT17 LSVT17 COIN LABORATOIRE Gestion du temps : pas de problème particulier J - 1: rassembler le matériel nécessaire Réserver une salle obscure Achat à prévoir : Investissement : capteurs individuels luxmètres, Réf. 22033 capteurs individuels thermiques Réf. 22027 ou utilisation de capteurs ExAO Matériel nécessaire (x nombre de groupe) o o o o o o o Lampe à dissection Réf. 03130 Règle graduée (1 m) Réf. 00200 Potence avec noix Réf. 00035 Capteur luxmètre Réf. 22033 Capteur thermomètre Réf. 22027 Interface ordinateur © PIERRON Le Rayonnement solaire 2/8 LSVT17 LSVT17 ACTIVITES Activité 1 : réaliser une modélisation pour montrer l’influence de la distance sur l’énergie solaire reçue par les planètes Remarque : l’énergie solaire est composée d’un ensemble de radiations dont certaines sont détectées par notre œil (lumière visible) et d’autres pas . La chaleur solaire correspond à un rayonnement infrarouge : un thermomètre permettra de détecter leur action.. Vous disposez d’un lot de matériel qui doit vous permettre de mener à bien votre activité. Étape 1 : préciser les correspondances du modèle : soleil = lampe planètes = capteurs montés sur potence Étape 2 : schématiser et titrer le dispositif retenu Règle graduée Capteurs t° et luxmètre Lampe Étape 3 : établir un protocole en tenant compte des particularités des capteurs : − la réponse du capteur lumière (luxmètre) est immédiate. − La réponse du capteur température n’est pas immédiate : la stabilisation est plus rapide dans le sens d’un réchauffement que d’un refroidissement… Décrire la démarche que vous allez suivre et appelez le professeur pour valider o Commencer les mesures en choisissant l’éloignement maximal(1m), en laissant le temps à la sonde thermique de se stabiliser : noter les valeurs(référence) o Allumer la lampe, laisser stabiliser, noter les mesures o Avancer la potence de 10 cm, laisser stabiliser, noter les mesures © PIERRON Le Rayonnement solaire 3/8 LSVT17 LSVT17 Étape 4 : réaliser les mesures et présenter les résultats dans un tableau à double entrée Distance lampe/capteur (cm) Eclairement (Lux) Température (°C) 5 10 80 90 100 42800 24800 10800 5300 3100 1800 1300 1000 700 500 400 21 21 35 28 20 24,2 30 40 22,7 21,8 50 21,4 60 21,2 70 21,1 21 Étape 4 : représentation graphique des résultats Un élève du binôme trace la courbe d’éclairement, l’autre la courbe de température (si les élèves maîtrisent la construction de courbe, on peut introduire l’utilisation d’un tableur.) variation du rayonnement reçu en fonction de la distance 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 0 20 40 60 80 100 120 distance en cm © PIERRON Le Rayonnement solaire 4/8 LSVT17 LSVT17 variation de la température en fonction de la distance 36 34 32 30 28 26 24 22 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 distance en cm résumer en une phrase les informations apportées par ces courbes la modélisation montre que la lumière et la température décroissent très rapidement dés que l’on s’éloigne de la source de rayonnement. Activité 2 : comparer les valeurs calculées à partir d’un modèle avec des valeurs mesurées pour valider le travail précédent. © PIERRON Le Rayonnement solaire 5/8 LSVT17 LSVT17 Etape 1 : Rayonnement solaire en W/m2 Mercure Rayonnement solaire calculé et mesuré en fonction de la distance au soleil Vénus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Pluton Distance (unité astronomique ) Quelle(s) information(s) apporte ce document ? © PIERRON Le Rayonnement solaire 6/8 LSVT17 LSVT17 La superposition des valeurs mesurées aux valeurs calculées traduit l’exactitude du modèle. température + 500°C vénus Températures de surface calculées et mesurées pour les planètes du système solaire * 300°C * Mercure 100°C Terre 0°C Lune - 200°C * * * * Satellite Mars * Mars Astéroïdes Distance au soleil (u;a.) © PIERRON Le Rayonnement solaire 7/8 LSVT17 LSVT17 Indiquer le problème soulevé par ce document et utiliser vos connaissances pour proposer une hypothèse explicative. Toutes les valeurs mesurées ne se superposent pas aux valeurs calculées. Pourquoi Vénus, Mars et la Terre ont-elles des valeurs mesurées supérieures aux calculs ? Pour trouver une explication , il faut trouver le point commun existant entre ces trois planètes. Elles partagent l’existence d’une atmosphère et on pourrait envisager que l’atmosphère provoque une augmentation de la chaleur de surface. © PIERRON Le Rayonnement solaire 8/8 LSVT17