Guide pédagogique Sources et conversions d`énergies Objectifs

Guide pédagogique Sources et conversions d’énergies Objectifs visés L'élève doit être capable de :
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Nommer différentes sources d’énergie.
Identifier diverses formes de conversion d’énergie.
Comprendre que l’énergie peut se transmettre et se transformer d’une
forme en une autre.
Comprendre que produire et consommer de l’énergie à un coût financier.
Comprendre que produire et consommer de l’énergie à un coût
environnemental..
Agir pour économiser l’énergie.
Vocabulaire Énergie - Électricité - Combustibles - Énergie renouvelable - Énergie fossile
- Pollution
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Guide pédagogique Activités suggérées A. Qu’est-­‐ce que l’énergie ? •
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Chaque élève est invité à citer deux phrases/expressions qui utilisent le
mot “énergie”. Ex : “Le soir, je manque d’énergie pour faire mes devoirs”.
“Une plante a besoin d’énergie pour grandir”, “une ampoule transforme de
l’énergie électrique en lumière”.
Il est aussi possible de provoquer ces phrases en présentant des
photos/situations de la vie quotidienne : Un enfant qui déjeune, un grille
pain, une bougie, un animal qui court, …
Classer les réponses selon trois catégories :
L’énergie est source de Plusieurs formes et L’énergie peut se transmettre
mouvement.
sources d’énergie.
et se transformer.
(Forces)
(Combustibles)
(Machines)
Afin de maitriser ce nouveau concept et son vocabulaire, il est pertinent de relier
entre elles les expressions trouvées sous la forme de phrases :
Ex : « Les aliments que je consomme contiennent de l’énergie. Ils constituent
une source d’énergie (combustible). Mes muscles transforment l’énergie
chimique contenue dans les aliments en énergie mécanique (machine). C’est
grâce à cette énergie mécanique que j’ai le cœur qui bat et que je peux courir
(force). »
Restitution : Au regard de toutes ces phrases, que représente l’énergie ?
L’énergie c’est ce qui permet de générer une force pour mettre en mouvement,
chauffer, éclairer,
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Guide pédagogique B. Identifier des formes et les sources d’énergie •
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Mécanique : C’est l’énergie possédée par tout objet en mouvement. On
parle aussi d’énergie cinétique. L’énergie éolienne est l’énergie
mécanique spécifiquement associée au vent.
Thermique : La chaleur est une énergie provenant de l’agitation thermique
des molécules. C’est donc l’addition des énergies cinétiques des
particules. La géothermie est l’énergie thermique provenant des sous-sols
de la terre.
Électrique : C’est l’énergie contenue dans le mouvement des charges
électriques (un courant électrique). Noter que des charges fixes
possèdent aussi une énergie de nature électrique qu’on qualifie d’énergie
potentielle électrique.
Chimique : L’énergie chimique provient des forces de liaisons entre les
atomes d’une molécule. Une réaction chimique correspond justement à
une libération ou un stockage de cette énergie. C’est cette énergie qui est
obtenue par la combustion du charbon, du bois ou du pétrole.
Lumineuse : Le rayonnement solaire est la plus connue de ces énergies
C’est principalement une matière chauffée et donc l’énergie thermique qui
est la source de cette énergie radiative.
Nucléaire : Des forces nucléaires maintiennent les protons et les neutrons
des noyaux des atomes. Une formidable énergie est contenue dans ces
liaisons qui peut se libérer en cas de fission du noyau.
Potentielle : Un objet immobile possède aussi une énergie du fait de sa
masse, de même qu’une charge fixe au milieu d’autres charges. Cette
énergie se nomme énergie potentielle.
Pour chaque forme d’énergie, il peut exister plusieurs sources capable de
produire cette énergie: L’uranium ou le plutonium pour l’énergie nucléaire, le bois
ou le pétrole pour l’énergie thermique.
Il est pertinent de réaliser à quelle point l’énergie solaire est à l’origine de toutes
(ou presque) les formes d’énergies ci-dessus.
Projeter l’animation « Énergie et moyen de
transport » et faire participer la classe.
Ce « jeu » fonctionne mieux en collectif
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Guide pédagogique qu’en individuel.
Chaque réponse devra être formulée de la façon suivante: Le voilier est un
bateau qui utilise _______ (le vent) comme source d’énergie. C’est grâce à
________ (sa voile) que l’énergie _________ (cinétique ou mécanique)
contenue dans la force du vent est transmise au bateau tout entier.
C. Propriétés importantes de l’énergie 1. L’énergie peut se transmettre: Ex: L’énergie thermique du sous-sol peut
être transporter jusqu’à la surface par convection ou conduction
thermique.
2. L’énergie peut se convertir d’une forme en une autre. Ex: L’énergie
potentielle d’un plongeur est convertie en énergie cinétique lorsqu’il saute
du plongeoir.
3. L’énergie se conserve. Ex: Une voiture qui freine perd de l’énergie
(cinétique) mais cette énergie est récupérée par l’air environnant et la
route sous forme de chaleur.
Remplir le tableau ci-dessous pour lister différents dispositifs de conversion
d’énergie
“Machine”
Énergie de d’entrée
Énergie de sortie
Voilier
La force du vent (énergie Se déplacer (énergie mécanique )
éolienne)
Grille pain
Électricité (énergie électrique) Chauffer (énergie thermique)
Bougie
Cire (énergie chimique)
Éclairer (énergie lumineuse)
Machine à La force de la vapeur sous Faire tourner une roue (énergie
vapeur
pression (énergie thermique) mécanique)
Moulin
eau
à Eau qui coule (énergie Moudre
du
mécanique gravitationnelle)
mécanique)
Sources et conversions d’énergies grain
(énergie
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Guide pédagogique Vélo
Force musculaire
chimique)
(énergie Se déplacer (énergie mécanique)
Radio
Piles électriques (énergie Émettre du son (énergie sonore =
chimique libérée sous forme énergie mécanique)
d’énergie électrique)
Soleil
Fusion nucléaire des atomes Rayonnement (énergie lumineuse)
d’hydrogène
(énergie
nucléaire)
Optionnel : Il est parfois nécessaire de faire plusieurs transformations d’énergie :
Dispositif
Énergie primaire
Énergie secondaire
Fonction
Lampe torche
Pile
Courant électrique
Éclairer
Énergie
électrique
Énergie
lumineuse
énergie
chimique
Centrale
Nucléaire
Uranium
qui
chauffe de l’eau
pour alimenter
une turbine.
Eau chauffée Vapeur
qui
en
vapeur fait
tourner
haute
une turbine.
pression.
Énergie
nucléaire
Énergie
thermique
Énergie
mécanique
Groupe
turbine
alternateur génère
une
tension
électrique.
Énergie
électrique
L’électricité est la principale source d’énergie que nous exploitons. Elle se produit
facilement (génératrice ou pile) et peut être transportée sur de grandes
distances.
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Guide pédagogique D. Comment économiser l’énergie ? La première question à poser à la classe est « pourquoi économiser l’énergie ? »
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Certaines sources d’énergie sont épuisables (non renouvelables).
Les gisements d’énergies fossiles sont difficiles d’accès. Il est donc
coûteux d’aller chercher la ressource (montrer des photos de mines –
plates-formes - forages)
La production et la consommation d’énergie génèrent de grandes
quantités de déchets (photos de site d’enfouissement, pollution dans les
villes).
Le coût est financier mais aussi environnemental.
Recenser avec la classe, dans un premier temps, les pollutions engendrées par
la production d’énergie (résidus radioactifs, impact d’un barrage sur les
écosystèmes, rejets de CO2, fracturation, sables bitumineux, …).
Dans un second temps, l’élève pourra recenser les polluants provenant de la
consommation d’énergie (particules fines, rejet de CO2, ozone, piles et batteries
usagées).
Les scientifiques (GIEC) s’accordent pour dire que le réchauffement climatique
est une conséquence de cette surconsommation (voir vidéos sélectionnées).
Nos modes de vies dépendent grandement de notre accès à l’énergie. Non
seulement pour se chauffer, se déplacer, s’éclairer, mais aussi pour tout ce que
nous consommons. En effet, nos aliments, nos meubles, l’eau du robinet et tous
les objets qui nous entourent ont été produits ou fabriqués dans des usines qui
consomment elles aussi de l’énergie.
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Guide pédagogique Sachant qu’il est impensable de se priver d’énergie, que pouvons nous faire ?
Bon comportement
Mauvais comportement
Privilégier le vélo et les transports en Toujours utiliser sa voiture individuelle
commun, faire du co-voiturage.
Bien isoler sa maison
Ne pas isole correctement sa maison.
Acheter des produits sans emballage
Acheter sous emballage individuel
Consommer des aliments de saisons, Ne pas respecter les saisons et
cultivés dans sa région.
consommer trop de produits exotiques.
Se laver les mains à l’eau froide
Se laver les mains à l’eau chaude
Prendre des douches
Prendre des bains
Chauffer sa maison à 19°C et porter un Chauffer sa maison à 21°C
pull si besoin
Minimiser ses déchets et les recycler
Utiliser
des
consommation
ampoules
Économiser l’eau
Ne pas faire le tri.
basses Prendre
chères.
les
ampoules
les
moins
L’eau est gratuite alors je ne m’en fais
pas.
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Guide pédagogique Lien vers d'autres ressources Merci de contacter eduMedia si ces liens sont rompus Sites sélectionnés.
• Fiches 16 de « Fiches de connaissances » du CNDP (2002) :
http://www2.cndp.fr/archivage/valid/38285/38285-5692-5495.pdf
• Le réchauffement climatique (GIEC-Le Monde) :
https://www.youtube.com/watch?v=T4LVXCCmIKA
• Fiches pédagogiques du site connaissance des énergies:
http://www.connaissancedesenergies.org/fiches-pedagogiques-energies
Voir aussi le Guide pédagogique « l’énergie électrique» d’eduMedia
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