Enseignement de Sciences et Technologies

 Enseignement de Sciences et Technologies ‐ FICHE SYNOPSIS 1 /2 Contexte du problème à résoudre : Le Grenelle de l’environnement et
les économies d'énergie. 2h + 2h
?
Durée : Equipe pédagogique : Problématique explicite : Définir l’influence des
paramètres extérieurs sur l’écart de la régulation de
température pour une consigne à 19°C Cadre d’activité : AP ?
Yannick LECLERC
Vincent D'ARRAS
Bruno PINOTEAU
L’influence des matériaux
sur le flux thermique Les paramètres influents
de la régulation:
température extérieure
et isolation du bâti
(conductivité des
matériaux). Contrôle instantané du
fonctionnement du
système en vue d'un
maintien au plus près d'un
point de fonctionnement Équations
Notions du différentielles. Etude
programme de fonctions
abordées : Dérivées, primitives
(1STI2D). Fonction
exponentielle
(TSTI2D)
Matériels et Formulaire ?
documentation Calculatrice
Compétences visées TSTI2D EE
Lycée Polyvalent Pierre Emile MARTIN -BOURGES
Mathématiques Sciences physiques Sciences et techniques Activité d'environ 1h 1h en AP industrielles Activité d'environ 2h voire 3h ! Modélisation de
Points de l’évolution des
convergences grandeurs. Etudes de
disciplinaires : situations variées
Pré‐requis : Niveau : Mener des
raisonnements,
communiquer, avoir une
analyse critique vis à
vis des résultats
- Bilan thermique d’une
enceinte.
- Classer des matériaux
selon leurs propriétés
isolantes, leur conductivité
thermique étant donnée.
Cours de 1ère sur la
thermique
-Caractéristiques
thermiques des matériaux
-Equation différentielle
du 1er ordre
Conductivité thermiques
de différents matériaux
utilisés dans la
construction des
bâtiments.
-Radiateur électrique
(convecteur ou radiant ou
bain d'huile) avec son
thermostat d'ambiance
-Thermomètre
-Logiciel de simulation
Matlab /Simulink
- Rappel du cours sur la
thermique de 1ère pour
l’étude qui suit en STI.
C08 .EE1 Interpréter les
résultats d'une simulation
afin de valider une
solution et l'optimiser
- Déterminer l’équation
différentielle vérifiée par
la température dans une
maison au cours du temps.
Evaluation des acquis (auto‐
évaluation, évaluation formative etc…) Évaluation formative
Evaluation formative Evaluation formative
Enseignement de Sciences et Technologies ‐ FICHE SYNOPSIS 2 /2 Déroulement de l’activité : 1.
Décodage de la problématique : Comment maintenir constante une température de confort dans une maison d'habitation?
2. Modélisation du principe physique sur lequel on prend appui. Déterminer les caractéristiques thermiques d’une maison en vue de l’étudier en
technologie.
3. Modélisation mathématique et résolution. Etablissement et résolution d'une équation différentielle du premier ordre, à coefficient
constant. Etude de la fonction solution et interprétation de certains résultats.
4. Retour au modèle technologique. -Radiateur électrique avec son thermostat d'ambiance intégré
-Logiciel de simulation : Matlab /Simulink
5. Validation de la solution dans le contexte étudié. Validation du comportement. (retour sur la réponse adaptée à la problématique) Activité:
- A partir d'une observation, comparaison entre une régulation de température
en boucle ouverte et en boucle fermée (radiateur électrique avec son thermostat
d'ambiance réglé à deux valeurs différents (19°C et max), mesurer la
température ambiante et conclure)
-Simulation d'une régulation de température en boucle ouverte (visualisation la
température et de l'énergie consommée dans le temps puis conclure)
-Simulation d'une régulation de température en boucle fermée (visualisation la
température et de l'énergie consommée dans le temps) avec les paramètres
influents: températures extérieures différentes + natures de l'isolation
différentes (conductivité des matériaux)
-Simulation d'une régulation de température en boucle fermée (visualisation la
température et de l'énergie consommée dans le temps) avec 2 consignes de
température différente (19°C: occupation et 17°C: période d'inoccupation de la
maison ou nuit)