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Température d’un système incompressible au cours du temps

mis à jour le 29/03/2022


Théière

Comment décrire l’évolution temporelle de la température d’une boisson chaude par un modèle mathématique et prédire la durée de refroidissement nécessaire avant dégustation d’un thé à 65°C ?

 
 

mots clés : terminale, spécialité, PC, Loi de refroidissement de Newton, transferts, thermiques, convection, équation, différentielle, CRCN, crcn-1.2, crcn-1.3, crcn-5.2



Contexte pédagogique
Prérequis :
  • Résoudre une équation différentielle du premier degré avec ou sans second membre
  • modéliser à l’aide d’un outil type Regressi
  • incertitude type A, incertitude type B
Découpage temporel de la séquence (durées indicatives) : TP de 1h50
  • Appropriation : 10 minutes
  • Proposition d’un protocole expérimental : 10 minutes
  • Protocole : 30 minutes
  • Modélisation : 15 minutes
  • Exploitation : 30 minutes
  • Calculs : 10 minutes
  • Validation : 5 + 15 minutes (travail à finir pour la prochaine séance).
 
Retours d’expériences :
  • Appropriation, proposition du protocole expérimental et acquisition sans difficultés majeures.
  • Modélisation qui fonctionne très bien avec l’éprouvette plastique 10 mL mais qui est plus capricieuse avec l’éprouvette 25 mL (prévoir des fichiers de secours).
  • Exploitation du modèle sans difficultés, mise en commun au tableau de chacun des résultats de chaque binôme pour calcul d’incertitude.
  • Effectuer des calculs/Gum_mc : difficultés pour les élèves non spécialistes mathématiques
  • Validation : permet de discuter des limites du modèle choisi et des paramètres physiques qui modifient le refroidissement de la boisson.
La ressource
 
 

CRCN 1.2
CRCN 1.3
CRCN 5.2
 
auteur(s) :

Tanguy Morisseau

information(s) pédagogique(s)

niveau : Terminale S, Terminale

type pédagogique : scénario, séquence, travaux pratiques

public visé : enseignant

contexte d'usage : laboratoire

référence aux programmes :


Thème : L'énergie, conversions et transferts

Notions et contenus :
Suivre et modéliser l’évolution de la température d’un système incompressible.
 

Compétences :
  • Réaliser
  • Analyset-Raisonner
  • Valider

Compétences CRCN :
  • Domaine 1 : 1.2 gérer et 1.3 traiter des données
  • Domaine 5 : 5.2 évoluer dans un environnement numérique

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