Objectifs de la séance :

. Réaliser une recherche documentaire sur la mesure de température.

. Réaliser un compte-rendu sur traitement de texte.

. Étudier une thermistance.

 A / Recherche documentaire

Dans cette partie, vous devrez répondre à un questionnaire sur les mesures de température. Vous trouverez la plupart des réponses sur le site :

http://www.ac-rennes.fr/pedagogie/scphys/respeda/lyceegen/2nde/mpi_html/c_histem/his_temp.htm

Remarque : vous pouvez y accéder avec les liens à partir du site de rennes : http://www.ac-rennes.fr

Attention ! Les questions auxquelles il faut répondre sont celles de l’énoncé. Il ne faut pas répondre aux questions qui sont sur le site internet 

1 / Première approche

Le vocabulaire courant permet de créer une échelle de température. Il a permis d'exprimer un "niveau de chaleur" avant même que les échelles de température ne soient inventées.

1 ) Reproduire l'échelle ci-contre et y placer le vocabulaire ci-dessous de manière à obtenir une échelle de température.

Chaud ; glacial ; frais ; tiède ; brûlant ; froid ; bouillant ; gelé

2 ) Quel sens permet d’évaluer ce « niveau de chaleur ».

Observer l'expérience ci-dessous où:
- un élève plonge une main successivement dans de l'eau très froide, puis dans l'eau tiède,
- un autre élève plonge une main successivement dans de l'eau chaude, puis dans l'eau tiède.

3 ) Donner les conclusions de chaque élève.

4 ) Le sens du toucher permet-il une évaluation fidèle de la température de l'eau?

2 / Historique

5 ) Quel est le premier instrument utilisé pour mesurer une température?

6 ) Expliquer les bulles d'air et la remontée de l'eau dans le ballon dans un thermoscope de Philon de Byzance.

7 ) Qu'observe-t-on dans le tube en U du thermoscope d’Héron d’Alexandrie, lorsque la température augmente?

8 ) Sur quel phénomène physique est basé le thermoscope ?

9 ) Pourquoi ne peut-on nommer cet appareil thermomètre?

10 ) A partir de quand a-t-on pu parler de thermomètre? Qui fut le premier à l’utiliser ?

3 / Échelle de température

11 ) Quelles sont les différentes échelles de températures utilisées?

12 ) Quelle est l'unité de température du système international?

13 ) Que signifie le terme "zéro absolu"?

14 ) Convertir 0 Kelvin en °C puis convertir 0°C en Kelvin.

 4 / Différents types de thermomètre

Thermomètre à dilatation de liquid

15 ) Citer les deux liquides les plus utilisés dans les thermomètres à liquide.

16 ) Quel thermomètre à dilatation liquide n’est plus commercialisé ? Pourquoi ?

17 ) Citer deux domaines d’utilisation courants de thermomètres à liquide.

Thermomètre à dilatation de solide

18 ) Citer un exemple de thermomètre à dilatation de solide.

19 ) De quoi est-il constitué ?

B / Étude d’une thermistance.

1 / Comportement d’une thermistance ?

20 ) Brancher le multimètre, utilisé en ohmmètre, aux bornes de la thermistance et noter rapidement la valeur de la résistance à la température de la pièce.

21 ) Pour modifier la température de la thermistance,  serrez-la entre vos doigts, et noter la nouvelle valeur de la résistance. Que constate-t-on ?

Dans le commerce, le composant que nous avons nommé thermistance est appelé C.T.N, c’est à dire coefficient de température négatif.

22 ) Expliquer ce terme.

2) Étalonnage

Réaliser le montage suivant :

Mesures :

Verser l’eau froide dans le bêcher, régler le thermostat sur 200°C et mettre en marche l’agitateur magnétique.

Relever la valeur de la température de 5°C en 5°C.  Mesurer la valeur de la thermistance qui correspond à cette température et compléter le tableau

23 ) Quel est le rôle de l’agitateur magnétique ?

Éteindre la plaque chauffante et laisser refroidir le thermomètre et la thermistance à l’air libre.

Tracé de la courbe d’étalonnage avec le logiciel Régressi.

-  Ouvrir un fichier Régressi

-  Entrer les variables T en °C pour la température et R en W pour la résistance.

-  Afficher la courbe  R en fonction de T (Vous rendrez l’impression de votre courbe avec le compte rendu informatisé).

24 ) Quelles sont vos remarques à propos de l’allure de l’ensemble des points obtenus (linéaire, non linéaire …) ?

25 ) La thermistance est-elle un conducteur ohmique ? Pourquoi ? Rappeler la définition de la résistance R en énonçant la loi d’Ohm ?

3) Utilisation de la courbe d’étalonnage.

A l’aide de la courbe précédente, on désire déterminer la température de la salle.

26 ) Décrire de quelle manière il faut procéder. Déterminer la valeur de la température. Le tracé permettant cette mesure doit apparaître sur le compte rendu. Comparer avec la valeur affichée par le thermomètre

Partie supplémentaire : Recherche d’un modèle mathématique.

Dans cette partie, on cherche un modèle mathématique simple, c’est-à-dire une fonction simple R(T)  qui rende compte des résultats expérimentaux dans un certain domaine de température.

On propose  les trois modèles suivants.             1) R = a .T + b

2) R = c / T

3) R = d / T²

Les paramètres (a, b …) sont déterminés en ajustant au mieux le modèle à la courbe d’étalonnage.

A l’aide de la fonction modélisation de Régressi, visualiser successivement sur la courbe d’étalonnage chacun de ces modèles.

Ajuster au mieux le modèle aux mesures. Vous pouvez sélectionner un domaine de température à l’aide des curseurs.

27 ) Quel est le modèle le plus performant ? Quel est son domaine de validité ? Noter la valeur du ou des paramètres et écrire l’équation du modèle.

28 ) Peut-on prévoir par le calcul la valeur de la résistance si la température vaut par exemple 57°C ? Faire l’application numérique. Vérifier expérimentalement en procédant comme à la question 26).

Compte-rendu

Sur votre compte-rendu :

Faire un entête avec : le titre, les noms, la date.

Reproduire le plan du questionnaire (recopier les titres) et répondre aux questions en n’oubliant pas de mettre les numéros des questions.