MODULE DE LA GEOMATIQUE : SURVEILLANCE ENVIRONNEMENTALE GRACE AUX DONNEES SPATIALES
ACTIVITE : ETUDE DE LA QUANTITE DE CHALEUR
Objectifs⚓
Distinguer chaleur et température.
Reconnaitre les différentes modes de transfert de chaleur.
Calculer une quantité de chaleur.
Matériel⚓
Vidéo projecteur.
Smartphone.
Vérification des prérequis⚓
Déroulement⚓
Introduction⚓
Consigne
Visionne la vidéo ci-dessus jusqu'à la quatrième minute et réponds aux questions suivantes.
Qu'est-ce que l'énergie thermique ?
Explique l'équilibre thermique.
Nota Bene :
Des réponses plus claires seront apportées à ces questions à la fin de l'étude de l'activité.
Notions de chaleur et de température⚓
La température est la mesure du degré d'agitation des particules. Plus les particules sont agitées, plus la température est élevée. Elle est mesurée en degré celsius \((^{\circ}\text{C})\), kelvin \((K)\)) ou degré fahrenheit \((^{\circ}\text{F})\).
La chaleur est un transfert d'énergie thermique d'un corps à un autre. Lorsque deux corps de températures différentes sont mis en contact, les particules agitées du corps de température plus élevée entrent en collision avec les particules du corps de température plus faible. La chaleur se transfère du corps ayant la température la plus élevée vers le corps ayant la température la plus faible. La chaleur ou l'énergie thermique est mesurée en joule \((J)\).
Ces deux concepts sont beaucoup plus expliqués dans la vidéo ci-contre.
Modes de transfert de chaleur⚓
On distingue trois modes de transfert de chaleur qui sont :
La conduction : c'est un mode de propagation de la chaleur au sein d’un corps sans déplacement de matière. De proche en proche, le corps s’échauffe simultanément suivant toutes les directions.
La convection : c'est un mode de propagation de la chaleur par déplacement de matière.
Le rayonnement : c'est un mode de propagation de la chaleur sans support matériel. Tout corps de température T émet un rayonnement qui chauffe les corps qui l’absorbent.
Quantité de chaleur⚓
1. Quantité de chaleur sans changement d’état
La quantité de chaleur \(𝑸\)\((en J)\) échangée par un corps de masse \(𝒎 (en kg)\) lorsque sa température varie de \(𝜽_𝟏\) à \(𝜽_𝟐\) \((en K ou ^{\circ}\text{C})\), sans lieu de changement d’état s’exprime par :
Q = mc(\(𝜽_2\) - \(𝜽_1\))
c est la capacité thermique massique. Elle s'exprime en \(J.kg^{-1}.K^{-1}\) ou en \(J.kg^{-1}.°C^{-1}\)
Le produit \(𝒎𝒄\) est dit capacité thermique \(C\) ou capacité calorifique du corps, elle s’exprime en \(J\cdot K^{-1}\) ou \(J\cdot °C^{-1}\). La capacité thermique ou calorifique \(C\) est la quantité de chaleur qui faut fournir au corps pour élever sa température d’une unité.
On a : \(C = mc\)
2. Quantité de chaleur avec changement d’état
Au cours d’un changement d'état, la quantité de chaleur \(𝑸\) échangée par un corps de masse 𝒎 \((en kg)\) est donnée par la relation suivante :
\(Q = mL\).
La grandeur \(L\) est dite chaleur latente, elle s’exprime en \(J\cdot kg^{-1}\). Pour une vaporisation, une sublimation et une fusion, la chaleur latente est positive. On a les égalités suivantes :
\(L_{fusion}=-L_{solidification}\) ; \(L_{vaporisation}=-L_{liquéfaction}\) et \(L_{sublimation}=-L_{condensation}\)
Rôle de la géomatique dans l'étude du changement climatique⚓
Les images satellites, les capteurs océaniques et les stations météorologiques permettent de suivre divers phénomènes afférents au changement climatique. Ces phénomènes peuvent s'agir de l'élévation du niveau de la mer, de la fonte des glaces, des modifications des courants océaniques et autres. Quel que soit le phénomène considéré, les données recueillies deviennent essentielles pour comprendre et anticiper les défis à venir.
Visualise la vidéo ci-contre. Elle montre les conséquences du réchauffement climatique sur l'environnement.
Version écrite de la vidéo
Les changements climatiques sont dus aux activités humaines depuis la révolution industrielle. Le surplus de gaz émis par les êtres humains renforcent l'effet de serre et perturbent le système climatique de la planète. Les conséquences de ce dérèglement climatique sont :
la canicule ;
les incendies ;
la sécheresse ;
les inondations ;
les tempêtes ;
les cyclones.
L'écosystème aussi est déréglé par ces changements climatiques. Ainsi, \(14\%\) du corail a déjà disparu dans le monde entre \(2009\) et \(2018\). Selon un rapport du réseau mondial de surveillance des récifs coralliens (GCRMN[*] en anglais), certaines espèces se mettent à migrer pour retrouver des conditions de vie qui leur conviennent ; ce qui menace les espèces initialement présentent.
Les changements climatiques font aussi fondre les océans glaciales, ce qui entraine une augmentation du niveau de ces océans. Certaines îles ont même déjà disparues.