Module M@gister (présentiel) « L’énergie au cycle 3 »

LES ENERGIES 1. RAPPEL: LES ELEMENTS THEORIQUES 2. VIVRE UNE SITUATION D’INVESTIGATION 3. QUELQUES ELEMENTS THEORIQUES (suite) 4. LES RESSOURCES.

1. RAPPEL: LES ELEMENTS THEORIQUES

LISTE D’OBJETS A ETUDIER Quelle source est utilisée pour chacun de ces objets? Voiture à friction Lampe de poche Lampe dynamo Calculatrice à pile Station hydraulique Plaques chauffantes Locomotive à vapeur Bicyclette Eolienne Horloge "Patate" Chauffe-eau solaire

a). Les sources d'énergie L'énergie est puisée dans une source. Lister toutes les sources d'énergie.

Le soleil. (langage courant (lc) énergie solaire) Le vent. (lc énergie éolienne) L'eau des rivières. (lc énergie hydraulique) L'eau des marées. (lc énergie marémotrice) L'eau d'altitude. (lc énergie hydraulique) Les sources naturelles d'eau chaude. ( lc énergie géothermique) Le charbon. (lc énergie fossile) Le pétrole. (lc énergie fossile) Le gaz. (lc énergie fossile) L'uranium. (lc énergie nucléaire) La végétation (lc biomasse) ...

Question : la pile est-elle une source d'énergie ? Certaines sont dites « renouvelables », d'autres « non renouvelables ». Une source d'énergie renouvelable n'est pas infinie mais est considérée comme inépuisable. Elle est capable de se renouveler à l'échelle d'une génération humaine. Elle est issue de phénomènes naturels. Une source d'énergie non renouvelable s'épuise rapidement car elle est en quantité limitée sur la planète. Certaines sont issues de la fossilisation (charbon, pétrole, gaz) et mettront plusieurs millions d'années à se renouveler ; quant à l'uranium, il ne se renouvellera pas et se trouve en quantité limitée dans le sol. Question : la pile est-elle une source d'énergie ?

b). Les formes d'énergie On repère 5 formes principales d'énergie qui se distinguent par les modes de stockage de l'énergie dans la source que l'on considère. On parle de l'énergie interne du système. Energie chimique (ex : pile) Energie nucléaire Energie interne liée au niveau de température (lc énergie calorifique, géothermique, thermique) Energie cinétique (lc énergie mécanique) Energie potentielle

L’énergie interne liée au niveau de température ou énergie thermique. L’énergie chimique est liée à la nature des réactions en jeu lorsque l’on puise de l’énergie dans la source. Exemple: la pile = réactions chimiques la combustion du pétrole L’énergie nucléaire est issue de réactions qui conduisent à des modifications de la structure de la matière au niveau atomique. L’énergie interne liée au niveau de température ou énergie thermique. On peut récupérer l’énergie par transfert de chaleur dans les sources « chaudes ».

On parle d'énergie cinétique quand un corps est en mouvement. L'énergie cinétique d'un corps de masse m animé d'une vitesse v est donnée par la relation : Ec = ½ mv² Ec en joule (J), m en kilogramme (kg), v en mètre par seconde (m/s) On parle d'énergie potentielle quand il y a variation de l'altitude d'un même système. Dans le champ de pesanteur terrestre, l'énergie potentielle d'un corps de masse m, à une altitude h, est donnée par la relation : Ep = mgh Ep en joule (J), m en kilogramme (kg), h en mètre (m), g=9,81 newton par kilogramme (N/kg) L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle. Em = Ec + Ep

c). Les transferts d'énergie Lors de l'interaction de 2 systèmes, il y a transfert d'énergie.

Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Exemple  : Le cycliste qui fait fonctionner son générateur de bicyclette (lc dynamo) en roulant. Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. Décrire les différentes transformations d'énergie.

Lampe Cycliste Roue Energie musculaire Pédalier Energie mécanique Energie thermique Energie thermique Alternateur Energie mécanique Energie électrique Lampe Energie lumineuse Energie thermique Energie thermique Energie thermique

TRAVAUX DE GROUPES: Fabriquer une turbine hydraulique Liste des questions:

Quelques réalisations…

3. QUELQUES ELEMENTS THEORIQUES (suite)

a) La centrale thermique A partir de la vidéo (1’58), lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Décrire les différentes transformations d'énergie.

b) La centrale nucléaire A partir de la vidéo (1’12), lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Décrire les différentes transformations d'énergie. Question : D'où viennent les fumées ? Sont-elles polluantes ?

c) La centrale marémotrice A partir de la vidéo (1’27), lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Décrire les différentes transformations d'énergie.

d) La centrale éolienne A partir du schéma, lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Décrire les différentes transformations d'énergie.

e) La centrale hydraulique (barrage) A partir de la vidéo 1 (1’42), vidéo 2 (5’15), lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. ATTENTION: La vidéo 2 est à destination des adultes (et non des élèves) contrairement aux apparences !!) Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Décrire les différentes transformations d'énergie.

f) La centrale hydraulique (par pompage) Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse.

g) La centrale hydrolienne A partir de la vidéo (1’09), lister les différents systèmes qui interviennent dans la chaîne énergétique. Le cycliste, le pédalier, la roue, l'alternateur, la lampe. Énergie musculaire, énergie mécanique, énergie mécanique, énergie électrique, énergie lumineuse. Décrire les différentes transformations d'énergie.

La conservation de l'énergie « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » Antoine Lavoisier 1743 - 1794

4. LES RESSOURCES

FICHES PEDAGOGIQUES Le site « La Main à la pâte » Le site EDF: http://www.fondation-lamap.org/ défis et expériences sur le thème de l'énergie fabriquer du biogaz éco-logis et éco-réalisations le document « Ecole des Mines de Nantes »  Le site EDF: www.edf.com (pour télécharger les vidéos) Le site Eduscol http://www.ac-lille.fr/dsden59/ressources_peda/sciences/

MATERIEL www.sciencethic.com : Commande de matériel scientifique (cellule solaire, moteur, dynamo…) www.maisonludique.com: « 4M Green Science » pour « l’Horloge Patate » et la génératrice éolienne… « Buki Sciences France »: véhicule à énergie solaire, 30 expériences sur l’énergie solaire