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1 Ce diaporama servant à présenter les expériences réalisées au cours de ce TPE est automatisé, et il ny a donc pas besoin de cliquer sur un bouton de la souris ni sur les flèches du clavier pour passer à lanimation suivante. Il est en revanche nécessaire de cliquer une fois sur un des boutons de la souris ou de cliquer une fois sur la flèche de droite du clavier quand limage ci-dessous apparaît pour afficher la page suivante. Merci et bon visionnage.

2 On suppose que la température à lintérieur dune maison non-isolée est plus sensible aux variations de la température extérieure que celle dune maison isolée. Si une maison non-isolée est plus sensible aux variations de températures extérieures quune maison isolée, alors, dans les mêmes conditions, la température interne de la maison isolée variera moins que celle de la maison non-isolée. Dans une boîte isolée (représentant la maison isolée), on introduit une sonde thermique reliée à un ordinateur. On place deux lampes à 5cm de la boîte. On lance la mesure.. Au bout de 15 minutes, on arrête la mesure. On recommence la même manipulation avec la boîte non-isolée (représentant la maison non-isolée). 1/ Expérience n°1 : Transfert thermique avec lextérieur a/ Hypothèse : b/ Protocole : c/ Manipulation :

3 d/ Schéma de la manipulation : 5cm Ordinateur doté dun logiciel dEXAO Sonde de température Lampe placée à 5cm de la boîte boîte isolée/non-isolée 1/ boîte isolée ou non-isolée sur laquelle on expérimente. 2/ Lampes servant de sources de chaleur externe à la boîte. 3/ Sonde thermique permettant dobserver les variations de température dans la boîte. 4/ Ordinateur relié à la sonde pour pouvoir traiter les données relevées. 5/ Observation et interprétation des mesures

4 e/ Observations : Dans le cas de la boîte non isolée : On peut voir que la température à lintérieur de la boîte est croissante tout au long de lexpérience. On peut en particulier remarquer que la pente de la courbe est plus grande entre T=0min et T=4,30min (de 20,2 °C à 21 °C) que entre T=4,30min et T=15min (de 21 °C à 21,3 °C). Il est aussi possible de constater quen un quart dheure, la température interne de la boîte a augmenté de 1,1°C.

5 Dans le cas de la boîte isolée : On remarque que durant les quatre premières minutes de lexpérience, la température dans la boîte diminue. On passe en effet de 18,35 °C à T=0min à 18,07 °C à T=4min. Ensuite, on constate que la température stagne entre 18,07 °C et 18,05 °C entre T=4min et T=9,30min. Enfin, on observe quà partir de T=9,30min, la température à lintérieur de la boîte augmente jusquà atteindre 18,17 °C à T=15min. On voit aussi que les extrêmes sont très proches (18,05 et 18,35 °C). De plus, la pente de T=0min à T=2min est plus important que celle entre T=2min et T=4min. Pour finir, on remarque quau moment de lallumage des lampes (T=2min) et à la fin de lexpérience, la température à lintérieur de la boîte est égale : 18,15 °C

6 f/ Interprétations : De ces différentes observations, on peut déduire plusieurs choses : Tout dabord, la température à lintérieur de la boîte isolée varie très peu alors que celle de la boîte non isolée augmente. On en déduit donc que la boîte isolée est beaucoup moins sensible aux changements de température externes quune boîte non isolée. On peut donc par analogie déduire que la température dune maison isolée varie moins en fonction des conditions extérieures que celle dune maison pas ou peu isolée. De plus, nous avons remarqué que dans le cas de la boîte non isolée, la température augmentait vite de 0 à 4,30 minutes et que par la suite (de 4,30 à 15 minutes), la température augmentait plus lentement. On peut donc déduire quil y a une perte dénergie au niveau de cette boîte, et donc par analogie, quune maison non isolée subit une perte dénergie et nécessite donc plus dénergie pour se maintenir à une certaine température. Enfin, nous avons constaté que dans la boîte isolée, la pente de la courbe entre 0 et 2 minutes est plus importante que celle entre 2 et 4 minutes. De plus, nous avons constaté que de 4 à 9,30 minutes, la température stagne puis remonte jusquà la fin de lexpérience. Cela nous permet de déduire que même à lintérieur dune boîte isolée les conditions extérieures jouent un rôle, même si celui-ci est moins important que dans le cas dune boîte non isolée (augmentation de la température interne de la boîte isolé de T=2min à T=15min : 0,0°C et augmentation de la température interne de la boîte non isolée de T=0min à T=15min : 1,1 °C).

7 On suppose quune maison isolée chauffée conserve mieux sa chaleur quune maison non-isolée et perd donc moins dénergie thermique quune maison non-isolée. Si une maison non-isolée émet plus de chaleur vers lextérieur quune maison isolée, cela signifie que, en partant de sources de chaleur identiques à lintérieur des maisons à un moment donné, la température de la maison non-isolée diminuera plus rapidement ou augmentera plus lentement que celle de la maison isolée. Dans une boîte non-isolée (représentant la maison non-isolée), on introduit une sonde thermique reliée à un ordinateur. On place en plus de cela une plaque en argile préalablement chauffée au four à 100°C à lintérieur de la boîte en prenant garde à ce que la plaque ne soit pas en contact avec la sonde thermique. On lance la mesure. Au bout de 20 minutes, on arrête la mesure. On fait ensuite de même avec une boîte isolée (représentant une maison isolée), en arrêtant cette fois la mesure après 15 minutes. a/ Hypothèse : b/ Protocole : c/ Manipulation : 2/ Expérience n°2 : Transfert thermique avec lintérieur

8 d/ Schéma de la manipulation : 5cm Ordinateur doté dun logiciel dEXAO Sonde de température Plaque dargile chauffée à 100°C boîte isolée/non-isolée 1/ Le montage est très ressemblant au précédent... 2/ … Sauf que la source de chaleur nest plus externe... 3/ Elle est désormais interne à la boîte. 4/ Ordinateur relié à la sonde pour pouvoir traiter les données relevées. 5/ Observation et interprétation des mesures

9 e/ Observations : Dans le cas de la boîte non isolée : On remarque que durant les 7 premières minutes de lexpérience, la température à lintérieur de la boîte est croissante. Elle lest de façon importante entre T=0min et T=2min (on passe de 25°C à 27,5°C), puis de façon plus modérée entre T=2min et T=7min (augmentation de 27,5°C à 28,8°C). On constate ensuite que la température à lintérieur de la boîte stagne pendant 2 minutes avant de commencer à diminuer lentement et de façon constante jusquà atteindre 28°C à T=20min. Note : A lorigine, nous avions lintention de relever la température pendant une durée de 15 minutes. Cependant, à la vue des valeurs obtenues, nous avons décidé de prolonger cette durée de 5 minutes. En effet, nous avons remarqué que la température diminuait après 9 minutes. Nous nous demandions si après les 15 minutes, la température interne de la boîte diminuait à la même vitesse ou si au contraire cette vitesse diminuait ou augmentait.

10 Dans le cas de la boîte isolée : Premièrement, nous observons que la courbe est croissante du début à la fin de lexpérience. En effet, de T=0 à T=4min, la température augmente beaucoup : on passe de 21,5°C à 28°C. Ensuite, laugmentation de la température est progressivement moins rapide de T=4min à T=12,30min, puis elle atteint sa température maximale et se stabilise à environ 34°C entre T=12,30min et T=15min.

11 f/ Interprétations : A partir de ces observations, on peut déduire que : Pour commencer, on remarque que contrairement à lexpérience précédente, la température dans la boîte isolée est supérieure à celle de la boîte non-isolée. On en déduit donc que la chaleur qui était présente dans la boîte non-isolée na pas pu être aussi bien conservée que celle qui était présente dans la boîte isolée. Par analogie, on en déduit quune maison isolée peut conserver la chaleur de manière plus efficace quune maison non-isolée. Nous avons aussi constaté que les températures maximales atteintes dans les deux boîtes sont très différentes : en effet, la boîte isolée atteint une température maximale de 34°C alors que la température maximale de la boîte non-isolée est 28,8°C. En plus de cela, nous avions constaté que la température de la boîte non-isolée diminuait relativement vite à partir de T=9min. On peut donc déduire à partir de ces deux observations que lisolation permet de réduire la présence de fuites dair (lair chaud à lintérieur de la boîte sort de la boîte et est remplacé par de lair plus froid). Cela sapplique à nouveau aussi aux maisons : une maison isolée à donc moins de fuite dair quune maison non-isolée. Enfin, le fait que la température de la boîte isolée se stabilise à la fin de lexpérience indique que malgré le fait quelle perd moins de chaleur que la boîte non-isolée, elle subit tout de même elle aussi, des fuites dair.

12 Daprès les deux expériences, nous avons déduit que la maison isolée est à la fois moins sensible aux conditions thermiques extérieures que la maison non-isolée ; mais aussi quelle arrive mieux à conserver sa propre chaleur. Cela permet donc de réduire la quantité dénergie utilisée pour le chauffage en empêchant le froid dentrer et en permettant au chaud de rester à lintérieur. 3/ Conclusion Fin


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