Démonstration par l`enseignante ou l`enseignant – Effet de serre

SNC2D/SNC2P Changements climatiques/Changements climatiques Démonstration par l’enseignante ou l’enseignant – Effet de serre Sujets Durée effet de serre
atmosphère
climat
changements climatiques
préparation : 5 min
activité : 20 min
Attentes particulières SNC2D A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.8 Évaluer la fiabilité des données empiriques (p. ex., identifier les sources d’erreur et
d’incertitude dans les mesures) ou de l’information recueillie ou la solution à un problème.
A1.9 analyser et synthétiser les données empiriques ou l'information recueillie (p. ex., traiter les
données, choisir les unités SI appropriées, appliquer des techniques de conversion,
sélectionner des citations, développer les idées principales et secondaires).
A1.11 Présenter des données empiriques, des renseignements recueillis au cours d’une recherche
documentaire ou les étapes de la résolution d’un problème dans une forme appropriée (p. ex.,
diagramme, tableau, graphique).
A1.12 communiquer ses méthodes de recherche, ses idées et ses résultats en utilisant un mode de
production attendu (p. ex., rapport de laboratoire, page Web, vidéo, exposé oral, exposé
écrit).
D1.1 Nommer les principales composantes du système climatique (p. ex., Soleil, océans,
atmosphère, eau, sol) et décrire leur rôle dans le maintien de l’équilibre climatique (p. ex., le
Soleil est une source d’énergie; l’atmosphère assure la protection de la Terre; les courants
océaniques assurent la distribution de chaleur; le sol absorbe ou réfléchit l’énergie solaire).
D1.2 Reconnaître l’importance de l’effet de serre naturel pour la vie sur la Terre et le distinguer
du phénomène d’accroissement de l’effet de serre.
D1.4 Déterminer des sources naturelles (p. ex., recyclage du carbone, de l’azote et de l’eau;
volcan) et anthropiques (p. ex., exploitation de combustibles fossiles, élevage industriel,
transport) de gaz à effet de serre.
D2.6 Communiquer oralement et par écrit dans différents contextes en se servant des termes
justes dont : effet de serre, gaz à effet de serre, réchauffement planétaire, cycle du carbone,
cycle de l’azote, déforestation, indicateur, pergélisol. [C]
SNC2P A1.1 Repérer un problème de nature scientifique, poser des questions s’y rattachant et formuler
une hypothèse.
A1.8 Évaluer la fiabilité des données empiriques (p. ex., identifier les sources d’erreur et
d’incertitude dans les mesures) ou de l’information recueillie ou la solution à un problème.
A1.9 analyser et synthétiser les données empiriques ou l'information recueillie (p. ex., traiter les
données, choisir les unités SI appropriées, appliquer des techniques de conversion,
sélectionner des citations, développer les idées principales et secondaires).
A1.11 Présenter des données empiriques, des renseignements recueillis au cours d’une recherche
documentaire ou les étapes de la résolution d’un problème dans une forme appropriée (p. ex.,
diagramme, tableau, graphique).
A1.12 communiquer ses méthodes de recherche, ses idées et ses résultats en utilisant un mode
de production attendu (p. ex., rapport de laboratoire, page Web, vidéo, exposé oral, exposé
écrit).
D1.1 Décrire le rôle des principales composantes du système climatique (p. ex., le Soleil est une
source d’énergie thermique; les courants océaniques assurent une distribution de la chaleur;
le sol réfléchit ou absorbe l’énergie solaire).
D1.2 Reconnaître l’importance de l’effet de serre naturel pour la vie sur la Terre et le distinguer
du phénomène de l’accroissement de l’effet de serre.
D1.3 Identifier les gaz à effet de serre les plus importants (p. ex., CO2, N2O, CH4, vapeur
d’eau).
D2.6 Communiquer oralement et par écrit dans différents contextes en se servant des termes
justes dont : effet de serre, gaz à effet de serre, réchauffement planétaire, indicateur, cycle du
carbone, cycle de l’azote, déforestation. [C]
Introduction Cette démonstration illustre le phénomène d’effet de serre en comparant la température de l’air
dans une pièce à la température de l’air à l’intérieur d’un sac en plastique clair qui contient du
papier de bricolage noir. Le sac représente l’atmosphère de la Terre tandis que le papier de
bricolage noir représente une surface sombre de la Terre.
Matériel lunettes de protection
2 morceaux de plastique ou de carton blanc
(3 po sur 5 po environ)
perforateur à trous ou poinçon
2 thermomètres (assez petits pour entrer dans le
sac en plastique)
2 morceaux de papier de bricolage noir
(8,5 po sur 11 po)
grand sac en plastique à glissière
lampe infrarouge ou lampe à incandescence
de table
surface blanche plate (au moins 1 m2)
Consignes de sécurité Le poinçon peut être très coupant.
Marche à suivre Portez l’EPP approprié : lunettes de protection.
Avant le début de la classe, préparez le montage de la façon suivante :
1.
Placez tout le matériel sur la surface blanche.
2.
Pliez chaque carte blanche en deux dans le sens de la longueur. À l’aide du poinçon,
perforez chaque carte pliée près du centre, de façon à faire une paire de trous.
3.
Insérez un thermomètre dans les trous de l’une des cartes pliées. Refaites la même chose
avec la deuxième carte et l’autre thermomètre.
4.
5.
6.
7.
Placez une feuille de papier de bricolage noir à l’intérieur du sac en plastique.
Placez un thermomètre inséré dans sa carte sur le papier noir qui se trouve dans le sac en
plastique. Positionnez la carte comme une tente pour que le réservoir du thermomètre ne
touche à aucune surface. Refermez le sac.
Placez l’autre thermomètre inséré dans sa carte sur un deuxième morceau de papier noir à
côté du sac fermé, en veillant encore à ce que le réservoir du thermomètre ne touche à
aucune surface.
Placez la lampe de façon à ce qu’elle éclaire également les deux thermomètres (fig.1).
N’allumez pas la lampe tout de suite.
source de lumière/lampe
sac en plastique transparent à glissière
plastique ou carton blanc de 3 po sur 5 po
papier de bricolage noir
thermomètre
réservoir du thermomètre
Figure 1 : montage d’essai de production de gaz à effet de serre
Lorsque la classe est en cours :
8.
Prédire
Présentez le montage d’essai aux élèves et amorcez une séance Réfléchir-partager-discuter
(voir la section « Suggestions/conseils pour l’enseignante ou l’enseignant ») de la façon
suivante :
• Réfléchir : Quel thermomètre enregistrera la plus grande augmentation de
température?
• Partager : Échange tes idées sur la question avec un ou une camarade.
• Discuter : Participe à une brève discussion en groupe sur la prédiction.
9.
Expliquer
Demandez aux élèves de justifier leurs prédictions à partir de leurs connaissances sur l’état
de la matière, la théorie cinétique moléculaire et tous autres concepts et principes
pertinents.
10. Observer
Allumez la lampe et, après 15 minutes, observez et consignez les températures mesurées
par les deux thermomètres.
11. Expliquer
Demandez aux élèves d’expliquer la température finale plus élevée enregistrée par le
thermomètre qui se trouve dans le sac, en s’aidant de leurs connaissances sur le climat, la
théorie cinétique moléculaire et tous autres concepts ou principes qu’ils jugent pertinents.
Nettoyage Le matériel utilisé (carte, papier et plastique) peut être conservé pour réutilisation, recyclé ou jeté
dans la poubelle ordinaire. Rangez les thermomètres et la lampe en vue d’un usage futur.
Qu’est-­‐ce qui se produit? Le thermomètre enfermé dans le sac en plastique enregistrera une température finale plus élevée
que le thermomètre placé à l’air ambiant.
Comment ça fonctionne? Les deux morceaux de papier de bricolage absorbent la même quantité d’énergie lumineuse de la
lampe et libèrent une partie de cette énergie sous forme de chaleur dans l’air au-dessus. L’air qui
est chauffé au-dessus du papier non enfermé se répand dans la pièce par le mouvement des
molécules de gaz. Cependant, l’air chauffé qui est enfermé dans le sac en plastique ne peut pas se
disperser dans la pièce; il est retenu dans le sac et continue de chauffer. La température de l’air
juste au-dessus du papier enfermé augmentera donc plus rapidement que l’air au-dessus du
papier non enfermé. Cette démonstration simule le phénomène d’effet de serre, naturel et
anthropique, en montrant que l’emprisonnement d’air chaud maintient la température à un niveau
élevé. Dans cette démonstration, le sac joue le rôle des gaz à effet de serre dans l’atmosphère qui
« emprisonnent » la chaleur irradiant de la surface de la Terre en la réfléchissant vers la Terre au
lieu de la laisser se disperser vers l’espace.
Suggestions/conseils pour l’enseignante ou l’enseignant 1.
2.
3.
4.
Il n’est pas obligatoire d’utiliser une surface blanche, mais elle permet de créer un
contraste avec le papier noir.
Il n’est pas nécessaire d’avoir les dimensions exactes du morceau de carton ou de
plastique. Ce matériel a pour but d’élever le réservoir du thermomètre et de soutenir le sac
afin que le réservoir soit seulement en contact avec l’air dans le sac.
À l’étape 11, allouez 15 minutes pour qu’il y ait un changement de température. Pendant ce
temps, discutez de l’importance de l’effet de serre naturel pour maintenir la vie sur Terre.
Réfléchir-partager-discuter : Selon cette approche d’apprentissage, chaque élève réfléchit
individuellement à un concept, à une question ou à une prédiction, puis échange ses idées
avec un ou une camarade. On peut faire suivre cette étape d’une discussion générale ou en
petits groupes. On utilise cette stratégie dans la démonstration pour :
• exploiter les connaissances que les élèves ont acquises antérieurement;
• réfléchir d’abord aux idées et concepts puis échanger avec d’autres élèves;
• contrôler le temps de réflexion et de discussion des élèves;
• faire participer tous les élèves à la justification et à la validation des prédictions.
Prochaines étapes Explorez comment les humains ont modifié l’effet de serre naturel (effet de serre anthropique) et
les principales répercussions sur le climat.
Prolongez la démonstration en éteignant la lampe et en surveillant quel thermomètre enregistre la
baisse de température la plus lente à mesure que l’air au-dessus du papier noir refroidit (ce sera
celui enfermé dans le sac).
Ressources supplémentaires 1.
Information sur l’effet de serre présentée dans un langage adapté aux enfants http://climate.nasa.gov/kids/bigQuestions/greenhouseEffect/ (en anglais seulement)