L'énergie : vocabulaire et schématisation

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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 02 Fév 2021, 20:31

ppgaza a écrit:Je ne comprends pas bien comment on peut en déduire cela du premier principe. Le premier ppe relie une variation d'énergie à des transferts (thermique et mécanique). Le fait qu'il y ait des transferts mécaniques n'empêchent pas qu'il existe une énergie cinétique. Comment en déduit tu que l'énergie de rayonnement ne serait qu'un transfert ?


Je n'en déduis rien, c'est ainsi par définition. Le rayonnement est un des trois modes de transfert thermique. E=h nu permet de calculer l'énergie transportée.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 03 Fév 2021, 17:18

Mouais, je comprends ton point de vue mais réduire le rayonnement à un transfert thermique n'est pas correct à mes yeux. C'est un abus facile en raison de la très grande majorité de la conséquence de l'interaction rayonnement matière. ((ou alors on n'est pas d'accord sur la définition même des quatre transferts d'énergie ?))

Mais comme dit plus haut, un transfert par rayonnement peut aussi modifier l'énergie chimique de la matière (bronzage, photographie, vision, réactions photochimiques en général...) ou bien modifier l'énergie cinétique (radiomètre de Crookes) ou même modifier l'énergie nucléaire (excitation des niveaux énergétiques des nucléons avec des rayons gamma...)

Donc dire : " le transfert thermique se fait selon trois modes, la conduction, la convection et le rayonnement" me convient bien dans ce sens.
Mais par contre dire : "Le rayonnement est un mode de transfert thermique" comme si la conséquence d'un rayonnement était forcément une modification de l’énergie thermique me parait abusif, et ça m'a toujours gêné que dans les ouvrages on passe ainsi sous silence toutes les autres possibilités, comme si ça allait de soi.

Donc pour vérifier cette histoire de définition des transferts (dont les définitions dégoulinent trop les unes sur les autres à mon goût mais bon) :

- transfert thermique : phénomène permettant de modifier l'énergie thermique du système initial ou final. (par convection, conduction ou rayonnement dans certains cas)
- transfert par rayonnement : phénomène permettant de modifier l'énergie du système initial ou final à l'aide d'ondes électromagnétiques (souvent de la lumière)
- transfert mécanique : phénomène permettant de modifier les énergies cinétique ou potentielles du système initial ou final (par action de forces)
- transfert électrique : phénomène permettant de modifier l'énergie du système initial ou final à l'aide de la circulation d'un courant dans un circuit.

Les problèmes que je relève sont que ces définitions ne permettent pas de savoir si le phénomène expliquant pourquoi une balle qui roule en frottant sur le sol ralentit est à classer dans les transferts thermiques ou dans les transferts mécaniques. Pour moi ce serait un transfert mécanique entrainant un échauffement car on modifie l'énergie cinétique, sauf qu'on pourrait parler de transfert thermique car on modifie l'énergie thermique. La différence est historique/pratique davantage que physique en fait je pense...

De même pour le transfert par rayonnement, qui se retrouve avoir une définition à lui tout seul ou bien être englobé dans le transfert thermique.

Ou alors il ne faut parler de transferts que dans les diagrammes avec un convertisseur ? (flèche qui rentre dans l'ovale et flèche qui sort ?)

Dans ce cas les définitions seraient lesquelles ? Que donnez vous aux élèves comme définitions vous tous qui lisez ça !? ;)
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede gts2 » 04 Fév 2021, 13:28

Pour moi, mais je peux me tromper, il y a les transferts d'un côté et la variation d'énergie de l'autre.

Par exemple :
sauf qu'on pourrait parler de transfert thermique car on modifie l'énergie thermique.

Le fait que l'on modifie l'énergie thermique ne signifie pas forcément transfert thermique (voir l'expérience de Joule)

De même :
transfert mécanique : phénomène permettant de modifier les énergies cinétique ou potentielles du système initial ou final (par action de forces)
pas forcément : cela peut modifier l'énergie thermique (même exemple).

Mais comme dit plus haut, un transfert par rayonnement peut aussi modifier l'énergie chimique de la matière (bronzage, photographie, vision, réactions photochimiques en général...) ou bien modifier l'énergie cinétique (radiomètre de Crookes) ou même modifier l'énergie nucléaire (excitation des niveaux énergétiques des nucléons avec des rayons gamma...)

Donc bien séparation entre transfert d'un côté, et variation d'énergie de l'autre.

Le rayonnement est un mode de transfert thermique
concerne le mode de transfert, la conséquence d'un transfert thermique peut être autre chose qu'une modification de l’énergie thermique : par exemple un changement d'état.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 04 Fév 2021, 17:52

Mmmmh certes... Mais relis mieux ce que j'ai écrit. Mes définitions rentrent dans les exemples que tu donnes. Voir ma fiche en fin de page 15. Un transfert mécanique peut augmenter l'énergie thermique par frottement mais à condition de perdre de l'énergie cinétique ou potentielle de l'autre côté, si non ce n'est pas un transfert mécanique.

Je veux bien un exemple de transfert mécanique qui ne modifierait ni l'énergie mécanique du système de départ ni celle du système d'arrivée ?

Pareil pour un transfert thermique qui ne modifierait ni l'énergie thermique de départ ni l'énergie thermique d'arrivée ?

Et dans ce cas quelles sont tes définitions ? Comment justifier qu'on appellerait "transfert thermique" un phénomène qui n'aurait rien à voir avec l'énergie thermique ?

Quelle est la définition d'un transfert thermique pour toi s'il est à distinguer de ses effets ? Pareil pour un transfert mécanique ? Pourquoi on l'appellerait transfert mécanique s'il ne mettait pas en jeu l'énergie mécanique au départ ou à l'arrivée ?
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede gts2 » 04 Fév 2021, 20:24

Je n'avais pas bien fait attention au "ou" !

Donc, en particulier dans le cadre du collège, cela convient.

Désolé de ne pas avoir fait attention au "ou".
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 04 Fév 2021, 20:46

Oui on est niveau collège là, mais même niveau lycée à mon avis la question se pose. Même si les élèves ont un peu l'habitude et donc ont davantage l’impression de comprendre...

Du coup on se retrouve avec des définitions qui s'incluent les unes les autres... J'ai l'impression que dans ma vision des choses (à corriger sans doute) deux transferts sont définis par le phénomène qui permet le transfert (courant électrique, onde électromagnétique) tandis que pour les deux autres, c'est leurs effets qui sont pris en compte.

Le rayonnement est un transfert "à part" sauf que c'est aussi un transfert "thermique"... ah ? euh...

Le frottement c'est un transfert mécanique mais il fait chauffer des trucs ? Bon. euh...

Et parler de travail d'une force pour définir le transfert mécanique entraine le problème de type chute libre, dans lequel le travail de la pesanteur n'entraine pas de transfert d'énergie puisqu'on se retrouve au sein du même système...

Bref, il n'y a que moi qui galère avec tout ça ? :mrgreen:
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 05 Fév 2021, 04:46

Aranel53 a écrit:Donc dire : " le transfert thermique se fait selon trois modes, la conduction, la convection et le rayonnement" me convient bien dans ce sens.
Mais par contre dire : "Le rayonnement est un mode de transfert thermique" comme si la conséquence d'un rayonnement était forcément une modification de l’énergie thermique me parait abusif


Même réponse que gts2 : " il y a les transferts d'un côté et la variation d'énergie de l'autre."
Aucun problème à ce que la conséquence d'un rayonnement ne soit pas nécessairement une modification de l'énergie thermique.

Aranel53 a écrit:Dans ce cas les définitions seraient lesquelles ? Que donnez vous aux élèves comme définitions vous tous qui lisez ça !? ;)


- transfert thermique : phénomène permettant de modifier l'énergie thermique du système initial ou final par convection, conduction ou rayonnement
- transfert mécanique : phénomène permettant de modifier les énergies cinétique ou potentielles du système initial ou final par action de forces

Je dis ensuite que pour préciser certains cas, on décline ces deux modes en quatre modes : transfert thermique, transfert par rayonnement, transfert mécanique et transfert électrique.

Aranel53 a écrit:Les problèmes que je relève sont que ces définitions ne permettent pas de savoir si le phénomène expliquant pourquoi une balle qui roule en frottant sur le sol ralentit est à classer dans les transferts thermiques ou dans les transferts mécaniques. Pour moi ce serait un transfert mécanique entrainant un échauffement car on modifie l'énergie cinétique, sauf qu'on pourrait parler de transfert thermique car on modifie l'énergie thermique. La différence est historique/pratique davantage que physique en fait je pense...


Et pourquoi pas les deux, dans ce phénomène ? Si on distingue deux systèmes : la balle et le sol, lorsque la balle ralenti par frottement au sol, l'énergie thermique des deux systèmes augmente, et l'énergie cinétique de la balle diminue tandis que celle du sol augmente. Pas simple à modéliser sur un diagramme, toutes les représentations ont leur limites.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 05 Fév 2021, 05:07

Aranel53 a écrit:Et parler de travail d'une force pour définir le transfert mécanique entraine le problème de type chute libre, dans lequel le travail de la pesanteur n'entraine pas de transfert d'énergie puisqu'on se retrouve au sein du même système...


"La distinction entre forces intérieures et forces extérieures prend toute son importance pour les systèmes déformables, comme l'illustre l'exemple, apparemment trivial, d'un véhicule qui démarre sur un sol horizontal. "
https://fr.wikipedia.org/wiki/Forces_in ... pplication
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede ppgaza » 08 Fév 2021, 10:49

Ça y est j'ai pris le temps de regarder un peu en détail les documents d'Aranel.

J'ai bien aimé les exercices et l'idée d'identifier d'abord les énergies avant de parler de conversions. Je crois que je vais reprendre l'idée :)
Je remarque, de mon côté, que j'ai simplifié les formes d'énergie en parlant de l'énergie de position (qui comprend toutes les énergies potentielles).

Pour la fiche de cours, je n'ai pas saisi la subtilité conversion / transformation. D'ailleurs le BO ne parle que de conversion, ce qui évite de parler de système. Si j'ai bien compris, pour toi Aranel, dans un barrage l'EPP de l'eau qui devient de l'EC correspond à une transformation (au sein du système barrage), mais un humain qui utilise sa nourriture pour produire un travail mécanique correspond à une conversion, c'est bien ça ?
Si tu as fait le choix de distinguer les deux, je me dit qu'il doit y avoir une raison...

Pour l'histoire des transferts, je n'arrive pas à me résoudre à en parler. En fait le point le plus important dans ce chapitre me semble être la conservation de l'énergie. Pour cela il faut bien faire la distinction flux / stock, qui est différente de la distinction transfert / énergie. Par exemple dans le cas d'un éolienne qui fait fonctionner un radiateur élec :

VENT ---énergie cinétique---> ÉOLIENNE ---énergie électrique--> CONVECTEUR ---> énergie thermique

Il y a bien ici une puissance cinétique (un flux d'énergie cinétique), qui n'est pourtant pas un transfert. En quoi savoir que ce flux est un transfert ou pas va-t-il améliorer la compréhension de l'énergie d'un collégien ?

Je n'ai pas bien saisi l'intérêt pédagogique de cette notion de transfert, mais j'aimerai avoir vos avis pour peut-être changer le mien. D'autant que ce chapitre fait un peu catalogue (avec toutes les formes d'énergies, les sources d'énergies, etc...), et moi j'aime la physique pour sa parcimonie.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 08 Fév 2021, 11:07

Je suis d'accord avec toi sur le fait que la notion primordiale de toute cette partie c'est la conservation de l'énergie, quoi qu'on fasse... c'est vraiment ça le truc le plus important à ancrer je pense.

La distinction conversion/transformation qui reste dans ma fiche est en passe d'être supprimée :? ... J'avais mis cette distinction suite aux échanges avec Xavier29 qui pensait que c'était pertinent de réserver le terme de "conversion d'énergie" aux cas dans lesquels on pouvait clairement définir un "convertisseur". Comme le terme "conversion" s'utilise dans les ouvrages sans forcément la présence d'un convertisseur, je vais abandonner l'idée car je n'y trouve pas l'efficacité pédagogique suffisante qui justifierait cette précision de vocabulaire qui ne se retrouve pas par la suite.

Par contre, j'insiste un peu à l'oral sur cette idée de système et sur le fait que quand on a le même système au départ et à l'arrivée, il n'y a pas de transfert. (donc pas de diagramme avec des flèches).

Pour les transferts, on est un peu obligé d'en parler... mais c'est assez casse gueule et la technologie n'a pas le même vocabulaire...

Pour ton exemple d'une éolienne qui alimente un radiateur électrique, je pense qu'il faudrait la réprésenter comme ça :
(les flèches sont les transferts, les rectangles sont les réservoirs d'énergie, en distinguant le nom du réservoir et la forme d'énergie qui augmente ou diminue, les ovales sont les convertisseurs qui n'ont pas vocation à garder de l'énergie).
Le diagramme signifie que l'énergie cinétique du vent diminue pendant que l'énergie thermique de la pièce augmente.
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
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