TP 11 : se baigner sans danger
Situation-problème : La mesure de la température d’un bain pour bébé est cruciale pour éviter qu’il ne se brûle
gravement ou attrape froid : idéalement le bain doit être de température comprise entre 35 °C et 39 °C. Les anciens
thermomètres étaient des thermomètres à mercure puis plus récemment à alcool. Leur fonctionnement était basé
sur le même principe physique : la dilatation d’un liquide lorsque la température augmente. Depuis une vingtaine
d’années, ils ont été remplacés par des thermomètres électroniques. Ceux-ci contiennent une thermistance : un
conducteur ohmique dont la valeur de la résistance varie en fonction de la température.
Votre mission : « Construire » un thermomètre électrique fiable et s’en servir pour mesurer la température d’un
bain pour nouveau-né. Pour cela vous devrez :
- Tracer la courbe d’étalonnage de votre thermistance, qui représente la résistance R en fonction de la
température T pour des températures comprises entre 20°C et 45°C ;
- Puisque vous n’avez pas vraiment de bain en face de vous (ni de thermistance, ni d’ohmmètre !), je vous donne à
chacun une valeur de R différente, qui correspond à la valeur que je trouve en plongeant la thermistance dans un
bain d’une CERTAINE température.
- expliquer votre raisonnement sur un compte-rendu écrit à rendre en fin de séance.
Eleve
Yonis
Walid
Lucie B
Jason
Noa
Camille
Lucas Ch
Wacil
Lucas Co
Abdoul
Nadine
Bastien
Mehdi
Anaïs G
Ilyes
Vanessa
Salma
R ()
48,5
61,5
67,5
53,5
78,5
73,5
57,5
65,5
50,5
77,5
59,5
79,5
56,5
63,5
71,5
75,5
52,5
Eleve
Sirîn
Beaucura
Nolan
Louis
Mathis
Edith
Elina
Yannis
Anne
Alisa
Erynn
Tommy
Selma
Ismaël
Rauf
Anaïs T
Mingxia
R()
74,5
58,5
68,5
49,5
72,5
66,5
54,5
64,5
70,5
76,5
60,5
80,5
51,5
62,5
69,5
81,5
55,5
Quel
génie !
La résistance
est de …..
Documents utiles :
Document 1 : matériel disponible quand on fait le TP en classe :
- Une thermistance avec ses connecteurs ;
- Un multimètre faisant ohmmètre ;
- Fils de connexion ;
- Un bain-marie d’eau chaude et des glaçons pour obtenir une eau de température variable ;
- un grand bécher ;
- un thermomètre pour étalonner la thermistance ;
- un ordinateur avec Regressi ;
- un « bain pour bébé » dont la température est à déterminer.
(Comme nous faisons le TP virtuellement, il y a un « bain » par personne, dont la température est à
déterminer à partir de la courbe d’étalonnage à établir et la valeur de R donnée dans le tableau
précedent)
Lien vers la vidéo de l’expérience :
https://www.youtube.com/watch?v=ToH3EFjrjO8
Document 2 : thermistance
En règle générale, les thermistances ont une sensibilité de mesure très élevée (~200 Ω/°C),
ce qui les rend très sensibles aux variations de températures. Bien qu’elles présentent un
taux de réponse rapide, les thermistances ne peuvent être utilisées que dans une gamme
de températures ne dépassant pas 300 °C. Cette caractéristique, associée à leur résistance
nominale élevée, contribue à garantir des mesures précises dans les applications.
Symbole communément utilisé pour représenter une thermistance
D’après http://www.ni.com/product-documentation/7112/fr/
Document 3 : mesure d’une résistance avec un Ohmmètre (rappel) :
Une résistance ou thermistance n’est pas polarisé. Il n’y a pas de sens de
branchement. Il suffit de brancher la borne « » et la borne « COM » de
part et d’autre du dipôle.
On commence par le calibre le plus élevé puis on descend jusqu’à trouver
le calibre qui donne la valeur la plus précise sans saturer.
On voit dans la vidéo que le calibre est de 2 k. Ainsi, dans la vidéo à
0’33’’, on peut lire .105, ce qui veut dire 0,105 k.
Document 4 : Principe d’une courbe d’étalonnage (rappel)
Le principe d’une courbe d’étalonnage est de mesurer la caractéristique physique (résistance, masse volumique, …)
de solutions de températures connues. On trace une courbe d’étalonnage représentant cette caractéristique
physique en fonction de la température. On pourra ainsi déterminer la température de la solution de température
inconnue en mesurant cette caractéristique physique (dans les mêmes conditions, avec le même instrument…) en se
servant de la courbe d’étalonnage.
I- Tracé de la courbe d’étalonnage de la thermistance :
- A partir de la vidéo, commencer à remplir le tableau de valeurs dans Regressi (au moins 8 mesures entre
45°C et 20°C).
- En utilisant le logiciel Regressi, tracer la courbe R=f(T).
- Dans l’onglet modélisation, choisissez un modèle mathématique qui vous parait adapté puis cliquez sur
ajuster.
II- Mesurer la température de l’eau du bain
- En vous servant de votre « thermomètre », de votre courbe d’étalonnage et de l’outil graphique
« réticule », déterminer le plus précisément possible la température du « bain pour bébé » à partir de la valeur de R
qui vous a été attribué. (Il y a 3 outils « réticule » dans Regressi, faîtes plusieurs essais et choisissez celui qui vous
convient le mieux)
Critères de réussite pour le compte-rendu
Votre compte-rendu consiste en 3 éléments :
1) Un screen de votre tableau de valeurs (exemple bidon ci-dessous)
Remarquez comme les screens devront faire apparaître la date et
l’heure !
2) Un screen de votre graphique où l’on doit voir le modèle choisi (ici, linéaire, pour l’exemple
bidon) ainsi que le réticule qui donne les valeurs de R et T qui permettent de répondre à la
question posée (ici valeurs et grandeurs bidons)
Remarquez comme les screens devront faire apparaître la date et
l’heure !
3) Un paragraphe où vous expliquez votre démarche et donnez la réponse à la question posée :
« quelle est la température de votre bain (virtuel) ? »
Vous pouvez simplement m’envoyer les deux screens et le paragraphe dans un mail via
l’ENT avant la date limite.
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