Comment concevoir ton propre contenant isolant
Contenant isotherme pour vaccins (Michael Duff, Getty Images)
Contenant isotherme pour vaccins (Michael Duff, Getty Images)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Comment peux-tu concevoir un contenant pour conserver quelque chose au froid?
Pense à utiliser le Processus Concevoir et construire pour ce défi.
Cette activité aidera à développer des habiletés connexes aux phases Rechercher des idées, Planifier, Créer ainsi que Tester et évaluer de ce processus.
Matériel
- 2 boissons identiques (p. ex., berlingots de jus, canettes, bouteilles, sachets, etc.)
- 1 boisson froide (à garder au réfrigérateur ou dans une glacière pendant la nuit)
- 1 boisson à la température de la pièce – à utiliser afin de concevoir le prototype
- Une variété de papier (p. ex., du carton à bricolage, des journaux, du carton ordinaire, etc.)
- Des morceaux de tissu
- Un contenant de plastique muni d’un couvercle (p. ex., un grand contenant de margarine ou de crème glacée)
- Du matériel d’emballage (styromousse, flocon de styromousse à base de plantes, film à bulles, etc.)
- Des boules de coton (ouates)
- Papier d’aluminium
- Colle blanche
- Ruban adhésif
- Un thermomètre (qui peut être utilisé dans du liquide)
Marche à suivre!
Imagine qu’un médicament utilisé pour sauver des vies doit être livré à quelqu’un qui se trouve à deux heures de transport. Le médicament doit rester froid pendant qu’il est transporté. Ton défi est de concevoir et de construire un appareil isolant. Il devra garder le médicament aussi froid que possible pendant deux heures.
Conseils et astuces
- Conserve la boisson froide au réfrigérateur ou dans une glacière jusqu’à ce que tu sois prêt ou prête à tester ton prototype. Utilise la boisson à température de la pièce pour construire ton prototype. La boisson froide représente le « médicament » que tu dois garder froid.
- Prends en considération la conductivité thermique des différents matériaux dont tu disposes.
- Rechercher des idées – Pense à la façon dont tu pourrais garder le « médicament » froid pendant deux heures.
- Planifier – Crée des dessins de ce à quoi tu voudrais que ton concept ressemble. Rassemble les outils et le matériel dont tu auras besoin.
- Créer – Construis un prototype. Il s’agit d’un modèle de travail que tu mettras à l’essai. Assure-toi que la boisson à température de la pièce peut être insérée dans ton prototype, puis en être sortie.
- Tester - Une fois que tu es satisfait ou satisfaite de ton prototype, il est temps de le tester!
- Mesure la température dans le réfrigérateur ou la glacière à l’aide du thermomètre. Ce sera la température de contrôle. Consigne cette température.
- Remplace la boisson à température de la pièce dans le prototype par la boisson provenant du réfrigérateur ou de la glacière.
- Laisse le prototype quelque part, pas trop près d’une source de chaleur, pendant deux heures.
- Évaluer - Après que les deux heures se soient écoulées, mesure la température de la boisson dans le prototype.
- Calcule la différence entre la température de contrôle et la température de la boisson dans le prototype. Dans quelle mesure ton prototype a-t-il réussi à garder le « médicament » froid?
Découverte
Quand deux objets ont des températures différentes, la chaleur se transfère entre eux. L’objet le plus chaud transférera de la chaleur à l’objet le plus froid jusqu’à ce qu’ils atteignent la même température.
Quand un objet est plus froid que l’air, l’air transférera de la chaleur à l’objet froid jusqu’à ce qu’ils atteignent tous les deux la même température.
Image – Version texte
Photographie couleur d’un adulte et d’un enfant partageant une boisson chaude lors d’une froide journée.
Les deux personnes portent un manteau d’hiver, une tuque et des mitaines. Elles sont assises à une table à pique-nique et l’on peut apercevoir de la neige autour d’elles. L’adulte est en train de verser un liquide dans un gobelet en métal à partir d’une bouteille isotherme en métal, sous le regard de l’enfant.
Pour conserver quelque chose froid, tu dois empêcher la chaleur d’y être transférée. Tu peux y parvenir en utilisant un matériau isolant. Les isolants sont des matériaux qui ne sont pas efficaces pour propager la chaleur. Si tu entoures un objet froid avec des matériaux isolants, tu peux ralentir le transfert de chaleur. Cela garde les objets plus froids, plus longtemps.
Il existe de nombreuses situations dans lesquelles les gens veulent contrôler le transfert de chaleur. Par exemple, en hiver, nous voulons empêcher la chaleur à l’intérieur de nos maisons d’être transférée à l’extérieur. Tu pourrais aussi utiliser une couverture ou un sac de couchage pour empêcher la chaleur de ton corps d’être transférée à l’air plus froid qui t’entoure.
- Quelles modifications apporterais-tu à ton concept si tu voulais garder chaud une boisson chaude? Pourquoi?
- Essaie d’utiliser différents matériaux isolants. Lequel fonctionne le mieux?
- Peux-tu penser à d’autres situations où l’on voudrait contrôler le transfert de chaleur?
Qu’est-ce qui se passe?
Quand deux objets ont des températures différentes, la chaleur se transfère entre eux. L’objet le plus chaud transférera de la chaleur à l’objet le plus froid jusqu’à ce qu’ils atteignent la même température.
Quand un objet est plus froid que l’air, l’air transférera de la chaleur à l’objet froid jusqu’à ce qu’ils atteignent tous les deux la même température.
Image – Version texte
Photographie couleur d’un adulte et d’un enfant partageant une boisson chaude lors d’une froide journée.
Les deux personnes portent un manteau d’hiver, une tuque et des mitaines. Elles sont assises à une table à pique-nique et l’on peut apercevoir de la neige autour d’elles. L’adulte est en train de verser un liquide dans un gobelet en métal à partir d’une bouteille isotherme en métal, sous le regard de l’enfant.
Pour conserver quelque chose froid, tu dois empêcher la chaleur d’y être transférée. Tu peux y parvenir en utilisant un matériau isolant. Les isolants sont des matériaux qui ne sont pas efficaces pour propager la chaleur. Si tu entoures un objet froid avec des matériaux isolants, tu peux ralentir le transfert de chaleur. Cela garde les objets plus froids, plus longtemps.
Pourquoi est-ce important?
Il existe de nombreuses situations dans lesquelles les gens veulent contrôler le transfert de chaleur. Par exemple, en hiver, nous voulons empêcher la chaleur à l’intérieur de nos maisons d’être transférée à l’extérieur. Tu pourrais aussi utiliser une couverture ou un sac de couchage pour empêcher la chaleur de ton corps d’être transférée à l’air plus froid qui t’entoure.
Pousser l’enquête
- Quelles modifications apporterais-tu à ton concept si tu voulais garder chaud une boisson chaude? Pourquoi?
- Essaie d’utiliser différents matériaux isolants. Lequel fonctionne le mieux?
- Peux-tu penser à d’autres situations où l’on voudrait contrôler le transfert de chaleur?