Chapitre 4 – Transferts thermiques | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | TP | ⏱ 1 h
Dernière mise à jour : 28 mai 2026
L'enseignant te confie une expérience simple : 4 gobelets d'eau chaude (60 °C) entourés de matériaux différents (rien / papier journal / aluminium / coton). En mesurant la baisse de température toutes les 5 minutes pendant 30 min, tu vas pouvoir classer ces matériaux du meilleur au moins bon isolant.
| t (min) | 0 | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Témoin (T °C) | |||||||
| Papier journal | |||||||
| Aluminium | |||||||
| Coton/laine |
Résultat type attendu (référence pédagogique) :
| t (min) | 0 | 10 | 20 | 30 |
|---|---|---|---|---|
| Témoin | 60 | 48 | 40 | 34 |
| Papier journal | 60 | 52 | 46 | 42 |
| Aluminium | 60 | 50 | 43 | 37 |
| Coton/laine | 60 | 55 | 51 | 48 |
Le coton garde le mieux la chaleur (12 °C perdus en 30 min). Le témoin en perd 26 °C.
Tracer les 4 courbes \(T = f(t)\) sur papier millimétré.
Les 4 courbes sont décroissantes. La plus haute (lente décroissance) correspond au meilleur isolant.
Classement attendu : Coton > Papier > Aluminium > Témoin.
Pourquoi le coton est-il un bon isolant ? Et pourquoi l'aluminium est-il moyen ?
Le coton est fibreux et emprisonne de l'air immobile entre ses fibres. L'air est un excellent isolant (λ = 0,025). C'est la même logique que la laine de verre.
L'aluminium est un métal bon conducteur (λ ≈ 200). Sans surface réfléchissante, il transmet la chaleur du gobelet à l'air ambiant. Toutefois, l'aluminium peut être bon contre le rayonnement (couverture de survie) — ici il s'agit surtout de conduction+convection.
D'après les mesures, calculer la perte de température moyenne par minute (entre 0 et 30 min) pour chaque matériau.
Si on remplace l'expérience par une chaudière dans un local technique, quel matériau isolant de bâtiment correspond le mieux au « coton » ?
La laine de verre ou la laine de roche. Mêmes propriétés : fibres emprisonnant de l'air. λ ≈ 0,035, très utilisé pour les combles et les tuyaux d'eau chaude.
Si on chauffe l'eau à 90 °C au lieu de 60 °C, le coton sera-t-il toujours le meilleur ? La hiérarchie change-t-elle ?
Plus l'écart de température est grand, plus le flux thermique est important (\(P \propto \Delta T\)). Tous les matériaux laisseront plus passer la chaleur, mais dans les mêmes proportions. La hiérarchie est inchangée : coton > papier > alu > rien.
Rédiger en 5 lignes la conclusion du TP.
TP – Comparer 3 isolants par refroidissement
• Expérience : 4 gobelets d'eau à 60 °C, 3 matériaux + 1 témoin, mesure T toutes les 5 min.
• Résultat : coton meilleur isolant (perte 12 °C en 30 min), puis papier journal (18 °C), aluminium (23 °C), témoin (26 °C).
• Explication : les matériaux fibreux emprisonnent l'air, qui est un excellent isolant.
• Application bâtiment : laine de verre / laine de roche pour combles et tuyaux.
• Conclusion : un bon isolant retient l'air immobile — c'est le principe de toute isolation thermique moderne.
Si on ajoute une couverture de survie (alu brillant) autour du coton, le résultat s'améliore-t-il ?
Oui ! L'alu brillant réfléchit les infrarouges émis par l'eau chaude → réduit aussi les pertes par rayonnement. Avec coton + alu, on cumule les 3 protections : conduction (coton bloque), convection (air immobilisé), rayonnement (alu réfléchit). C'est le principe des thermos (vide + paroi argentée).
📚 Synthèse expérimentale des §1, §2, §3 de la leçon Ch04.