transferts

 Présentation générale de la séquence pédagogique
Thème du programme
Sous-thème
Vêtement et revêtement
Propriétés des Matériaux
Titre
Transferts thermiques du corps humain
Type d’activité
Travail en autonomie par groupes avec activité
expérimentale
Conditions
de mise en
oeuvre
durée
1h30
acquis
Partie concernée du programme
Notions et contenus
Compétences exigibles
Transferts thermiques : conduction,
convection, rayonnement.
Conductivité thermique des matériaux.
Résistance thermique.
Matériaux innovants
Relier qualitativement la conductivité
thermique d’un matériau à la quantité
d’air emprisonné.
Donner l’ordre de grandeur de la
conductivité thermique des matériaux
usuels.
Extraire et exploiter des informations sur
les propriétés de textiles ou matériaux
performants.
Compétences
transversales
Rechercher, extraire et organiser l’information utile
provenant d’un document, d’une situation ou d’une
expérience.
Faire preuve d’initiative, d’esprit critique.
Raisonner sur une situation nouvelle en fonction de ses
acquis.
Travailler en groupe.
Mots clés de recherche
Conduction, Convection, Rayonnement, Conductivité
thermique
Auteurs
Lavernhe Eric
Lycée Jean Moulin Béziers
http://webpeda.ac-montpellier.fr/spc/

 Présentation du matériel nécessaire
Matériel disponible :
Un carreau et une lame de parquet de même épaisseur.
Deux thermomètres numériques.
Deux récipients identiques.
De l’eau et un dispositif de chauffage d’eau.
 Déroulement de la séquence pédagogique
Fiche professeur
• Cette séance est basée sur un réinvestissement des notions et des compétences sur le transfert
thermique, vu précédemment dans l’habitat, transposées au corps humain et aux vêtements.
• Le but est de faire pratiquer une démarche scientifique à l’élève sur une situation nouvelle en fonction
de ses acquis.
• Travail en groupe
Le document, sous forme de questionnement, est distribué aux élèves, il est à remplir en autonomie,
une activité expérimentale est demandée.
Une synthèse en rapport à la situation déclenchante est demandée à la fin.
• Résumé de l’activité en 4 points :
1. Une situation déclenchante et une analyse de deux documents présentés sous forme
d’images. 6 questions sont posées aux élèves.
Situation déclenchante :
C’est bientôt l’hiver, la température extérieure diminue et
Dominique doit se rendre à son travail en vélo.
Peux-tu la conseiller dans le choix de ses vêtements pour mieux résister au froid ?

Document n°1 : Image
1.1) Avec quel type d’appareil ces images ont été prises ?
1.2) Que représentent les différentes couleurs de cette image ?
1.3) Quel est le rôle des vêtements pour chacune de ces images ?
En introduction, on présente l’utilisation de plus en plus répandue de la caméra thermique, l’échelle de
couleurs représente les différentes températures, bleu pour froid et rouge pour le chaud. Sur l’image de
gauche peu de vêtement pour laisser échapper la chaleur du corps humain, à droite, beaucoup de
vêtements afin de garder la chaleur du corps.
Document n°2 : Image
2.1) En hiver, dans quel sens se font les échanges thermiques entre le corps et le milieu extérieur ?
2.2) Quelles sont les trois modes de transferts de l’énergie thermique ?
2.3) Pourquoi la vitesse de l’air a-t-elle une influence sur la température ressentie?
On aborde ici les notions de transferts thermiques : conduction, convection, rayonnement pour le corps
humain. On précise que ces transferts vont dans le sens des températures décroissantes. La convection
représente la plus grande partie des échanges thermiques et elle dépend notamment de la vitesse de
l’air.

Activité Expérimentale
2. Une activité expérimentale pour laquelle les élèves doivent proposer un protocole et le
mettre en œuvre en fonction du matériel disponible. Ils devront réaliser les mesures et
répondre à la question posée.
On entend dire souvent quand on marche pieds nus que: « Le carrelage c’est froid par rapport à du parquet ».
Pourtant si ces deux éléments se trouvent côte à côte dans une même pièce, ils auront la même température,
non ? - Comment expliquer cette sensation de froid du carrelage par rapport au parquet ?
Peut-on vérifier cela expérimentalement ?
- Décrire un protocole expérimental, et le mettre en œuvre à l’aide du matériel fourni.
On veut ici mettre en évidence par un montage très simple les différences de conductivité thermique des
matériaux. Un carreau a une conductivité thermique plus élevée que la lame d’un parquet en bois. Le
but n’est pas de calculer les conductivités thermiques mais juste de montrer q’un récipient d’eau
chaude refroidira plus vite si il est posé sur du carrelage plutôt que sur du parquet. On peut ensuite
faire chercher sur internet les valeurs de conductivités thermiques de ces matériaux.
On peut également montrer avec un thermomètre infrarouge qu’avant le début de l’expérience le
carreau et le parquet sont à la même température.
λbois = 0,15 W.m-1.K-1
λcarrelage = 1 W.m-1.K-1

3. Une analyse de deux autres documents. 3 questions sont posées aux élèves.
Document n° 3 : Images
3.1) Pourquoi met-on sur une personne qui est diminuée physiquement une
couverture dite de survie aussi fine pour la réchauffer ?
(Sur quel mode de transfert thermique agit-on ?)
3.2) Quel est le principe d’action de la face « dorée » et celui de la face « alu » ?
On aborde ici le transfert thermique lié au rayonnement infrarouge du corps humain avec pour
illustration : Le principe de fonctionnement d’une couverture de survie.