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Comment les animaux se protègent-ils du froid pendant l’hiver?

Évaluez l’effet isolant de différents matériaux.

Polar Bear

Âge

6-8, 9-11

Compétences

comparaison, pensée critique

à l’intérieur

Vous avez besoin

  • Contenants assez gros pour faire entrer une main
  • Eau glacée (ou neige, si disponible)
  • Sacs en plastique (sacs à sandwich) ou pellicule de plastique étirable
  • Isolants thermiques – fourrure artificielle, tampons d’ouate, papier d’aluminium, textile « polaire », bas en laine, etc.
  • Saindoux (ou graisse végétale)
  • Ballons gonflables
  • Pailles
  • Essuie-tout

Mesures à prendre

  1. Remplissez un contenant avec de l’eau glacée ou de la neige. Assurez-vous qu’il y ait assez d’eau ou de neige pour couvrir un doigt – et si possible une main.
  2. Enveloppez chaque doigt dans un isolant thermique différent et couvrez les doigts enveloppés avec du plastique (un sac ou une pellicule étirable). Trempez la main dans l’eau glacée ou la neige afin de déterminer quel isolant thermique protège le mieux du froid. Des exemples d’isolants thermiques sont la fourrure artificielle, les tampons d’ouate, le papier aluminium et les textiles « polaires ». Vous pouvez également tester d’autres isolants. Quels isolants thermiques protègent le mieux les doigts du froid?
  3. Afin de tester les propriétés isolantes de l’air, insérez un doigt et une paille dans un ballon non gonflé. À l’aide de la paille, gonfler partiellement le ballon. Trempez le doigt, enveloppé dans le ballon partiellement gonflé, dans l’eau glacée ou la neige. Est-ce que la couche d’air protège le doigt du froid? Pouvez-vous nommer des animaux dont le corps est protégé par une couche d’air?
  4. Afin de tester les propriétés isolantes de la graisse, ramassez une petite quantité de saindoux ou de graisse végétale en protégeant votre main avec un sac à sandwich retourné à l’envers. Mettez le sac et le saindoux à l’intérieur d’un deuxième sac à sandwich. Si vous avez bien mis le premier sac à l’envers, vous devriez pouvoir sceller les deux sacs ensemble pour créer une « mitaine en saindoux ». Mettez votre main, protégée par cette « mitaine », dans l’eau glacée ou la neige. Quels animaux ont beaucoup de graisse sur le corps? À quoi sert cette graisse?

Découvertes

 Qu’est-ce qui se passe?

La chaleur se déplace toujours des zones chaudes vers les zones fraîches, afin d’équilibrer la température dans ces zones. Un isolant thermique est un matériau qui ralentit le transfert de la chaleur d’un objet ou un endroit plus chaud (comme une main) vers un objet ou un endroit plus frais. Les isolants thermiques permettent de garder les choses chaudes au chaud et les choses froides au froid.

 Pourquoi est-ce important?

Les animaux comptent sur différents mécanismes pour se garder au chaud. La graisse protège les animaux arctiques du froid. Le duvet crée une couche d’air autour du corps des oiseaux, les gardant ainsi au chaud.

 Des matériaux qui gardent la chaleur ou qui protègent du froid sont très importants dans la vie quotidienne, car ils assurent notre confort et nous gardent en santé. Un thermos garde le lait au froid pour qu’il demeure salubre jusqu’à l’heure du dîner. Les pantoufles doublées en molleton gardent les orteils au chaud durant l’hiver. L’énergie utilisée pour garder les bâtiments à la bonne température est dispendieuse. En effet, le chauffage et le refroidissement des bâtiments sont deux des plus importantes activités qui consomment de l’énergie à travers le monde. L’isolation thermique permet de réduire cette consommation et ses coûts. Cependant, recouvrir un bâtiment avec de la graisse ne serait pas une façon efficace d’en isoler les surfaces extérieures! Mais on peut se servir de l’air présent dans différents matériaux, un peu comme font les oiseaux avec leur duvet. La fibre de verre est un de ces matériaux qui retient l’air et qui est utilisé pour isoler les surfaces extérieures des immeubles et des maisons.

Allez plus loin!

  • Afin d’arriver à des résultats plus précis, utilisez une petite bouteille en plastique remplie d’eau à température ambiante au lieu de vos doigts. Remplissez un sac en plastique avec l’isolant thermique de votre choix. Mettez un thermomètre dans la bouteille et placez celle-ci dans le sac. Notez la température de la bouteille avant de mettre le sac dans l’eau glacée ou la neige et notez les changements de température toutes les cinq minutes pendant une demi-heure. Répétez l’expérience avec différents isolants thermiques. Comment se compare la performance des différents isolants thermiques?
  • Répétez les mêmes étapes en utilisant de l’eau chaude au lieu de l’eau froide. Faites attention de ne pas utiliser de l’eau qui est trop chaude, car vous pourriez vous brûler. Est-ce que les meilleurs isolants thermiques sont toujours les mêmes quand vous utilisez de l’eau chaude?
  • Cherchez des exemples d’isolants thermiques dans votre maison. Quels objets du quotidien servent à garder les objets ou les endroits chauds au chaud et les froids au frais?
  • En voici quelques exemples : thermos, couvre-théière, sac à lunch isolé, manteau en duvet, bottes ou gants doublés en fourrure, isolant en mousse autour des conduits et tuyaux, revêtement en mousse de polystyrène à l’intérieur du réservoir de la toilette, isolant en mousse appliqué aux murs, etc.

Photo - Par Alan Wilson (www.naturespicsonline.com: [1]) via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File%3APolar_Bear_-_Alaska.jpg