🚀 Situation déclenchante
Observe, interroge-toi et formule ta problématique avant de commencer la séquence.
Dans le laboratoire de technologie, la réserve de matériel n'est pas chauffée. Le professeur veut y installer un chauffage d'appoint qui puisse être programmé et piloté à distance grâce au système domotique TAPO, tout en ayant le moins d'impact possible sur l'environnement.
1️⃣ Plusieurs modèles de chauffage sont proposés, mais tous ne conviennent pas.
2️⃣ Il faut pouvoir piloter le chauffage à distance.
3️⃣ Une fois le chauffage installé, les élèves veulent savoir s'il est performant.
À partir de la situation, écris ce que tu as compris :
Recopie et complète les phrases suivantes :
Le problème à résoudre est : ________________________________________________
⚡ Activité 1 · Sources, formes et conversion d'énergie
Durée : 45 min · OST31 · T4 – Le choix d'un OST dans un contexte de développement durable
Le professeur de technologie veut installer un chauffage d'appoint dans la réserve du laboratoire. Avant de choisir un modèle, il se pose des questions sur l'énergie :
1️⃣ D'où vient l'énergie utilisée par un chauffage ?
2️⃣ Sous quelles formes existe-t-elle ?
3️⃣ Que devient cette énergie quand l'appareil fonctionne ?
Pour y répondre, tu vas observer des objets techniques qui convertissent l'énergie : panneau photovoltaïque, ampoule, voiture thermique…
À partir de la situation, écris ce que tu as compris :
Le problème à résoudre est : ________________________________
Consulte le document ressource et regarde la vidéo, puis réponds aux exercices pour mémoriser les notions clés.
Observe ce document : il présente les sources d'énergie dont nous disposons, les formes sous lesquelles on les rencontre et le principe de conservation de l'énergie.
Regarde cette courte vidéo : elle montre comment des objets techniques convertissent une forme d'énergie en une autre.
Ces deux vidéos te serviront aussi à répondre aux questions N1-3 : critères de performance d'un OST et rôle des capteurs.
Les critères de performance d'un OST : grandeurs mesurables (vitesse, autonomie énergétique…)
Les fonctions des constituants : capteurs (température, présence, distance…), microcontrôleur, interface humain-machine
À partir du document ressource, glisse chaque source d'énergie dans la bonne famille :
1. Quelle forme d'énergie correspond à la chaleur produite par un chauffage ?
2. Que dit le principe de conservation de l'énergie ?
3. Parmi ces énergies, laquelle est une énergie renouvelable ?
VF1. Le gaz naturel fait partie des énergies chimiques.
VF2. Dans le document ressource, la fission nucléaire est classée parmi les énergies renouvelables.
4. D'après la vidéo OST3f, quelle grandeur mesurable est un critère de performance d'un objet technique ?
5. D'après la vidéo SFC1i, quel constituant mesure une grandeur physique comme la température, la présence ou la distance ?
Les formes d'énergie sont : ________________________________
Le principe de conservation de l'énergie : ________________________________
À partir de la vidéo, tu vas compléter des chaînes de conversion d'énergie, puis celle d'un chauffage.
Pour chaque objet technique, choisis la forme d'énergie en sortie :
En t'appuyant sur les exemples de la vidéo, complète le schéma : quelles formes d'énergie entrent et sortent d'un chauffage ?
Appuie-toi sur les deux vidéos (OST3f et SFC1i) pour répondre aux questions N2-3.
Les critères de performance d'un OST : grandeurs mesurables (vitesse, autonomie énergétique…)
Les fonctions des constituants : capteurs (température, présence, distance…), microcontrôleur, interface humain-machine
1. Dans un chauffage piloté par un système domotique, quel constituant traite les informations envoyées par le capteur de température ?
2. Quels éléments d'une interface homme-machine (IHM) permettent à l'utilisateur de commander et de lire une mesure ?
VF. Une grandeur mesurable comme l'autonomie énergétique permet de comparer la performance de deux objets techniques.
Un chauffage électrique convertit l'énergie ______________ en énergie ______________.
Un chauffage à combustible convertit l'énergie ______________ en énergie ______________.
Applique ce que tu as appris à de nouveaux objets techniques.
Pour chaque objet technique, choisis la forme d'énergie utile qu'il fournit :
1. Une ampoule à incandescence devient chaude quand elle fonctionne. Que représente cette chaleur ?
2. Des panneaux photovoltaïques alimentent un radiateur électrique. Quelle est la chaîne d'énergie complète ?
Mon exemple : ________________________________
Tu vas reconstituer une chaîne d'énergie complète puis argumenter.
Une éolienne alimente un radiateur électrique. Glisse chaque étape dans la bonne case, de la source jusqu'à la chaleur :
Deux radiateurs électriques identiques sont alimentés, l'un par de l'électricité d'origine éolienne, l'autre par de l'électricité produite à partir de charbon. Que peut-on dire ?
2. ________________________________
3. ________________________________
4. ________________________________
Pour comparer deux chauffages, je regarde : ________________________________
✅ Synthèse & Auto-évaluation – Activité 1
Rédige ta synthèse dans ton cahier et évalue tes compétences.
Coche les compétences que tu penses maîtriser :
Les critères de performance d'un OST : grandeurs mesurables (vitesse, autonomie énergétique…)
Les fonctions des constituants : capteurs (température, présence, distance…), microcontrôleur, interface humain-machine
Réponds après avoir lu les fiches et regardé les vidéos.
- N1 Repérer les familles de sources et les formes d'énergie
- N2 Identifier l'énergie d'entrée et de sortie d'un objet technique
- N3 Déterminer l'énergie utile d'un objet à partir de sa chaîne d'énergie
- N4 Expliquer l'importance de la source d'énergie dans une comparaison
Réponds à chaque niveau, puis valide-le pour obtenir ton score. Valide tous les niveaux pour voir ton bilan final.
🌱 Activité 2 · Choisir un chauffage compatible avec le système TAPO
Durée : 1h20 · OST31 · OST32 · Connaissances OST3a, OST3b, OST3e – T4 : Le choix d'un OST dans un contexte de développement durable
Le professeur souhaite installer un chauffage d'appoint programmable dans la réserve du laboratoire, une pièce non chauffée.
L'objectif est qu'il soit à la fois pilotable à distance avec le système domotique TAPO et respectueux de l'environnement.
Plusieurs modèles sont proposés, mais tous ne remplissent pas les critères attendus.
À partir de la situation, écris ce que tu as compris :
Le problème à résoudre est : ________________________________
Regarde les vidéos, puis feuillette les notices des cinq modes de chauffage avant de répondre aux exercices.
Ces vidéos expliquent comment lire une notice et quels critères comparer pour choisir un objet technique.
Les composantes d'une notice et d'une documentation technique et leur organisation
L'indice énergétique et l'indice de réparabilité
La qualité, l'efficacité énergétique, la durabilité, la recyclabilité
Cinq modes de chauffage sont proposés. Choisis un onglet pour consulter la notice correspondante.
1. Quel document permet de connaître les caractéristiques techniques d'un chauffage avant de l'utiliser ?
2. Que renseigne la classe énergétique d'un appareil ?
VF1. L'indice de réparabilité permet de savoir si un appareil est facile à réparer.
Associe chaque partie d'une notice à son rôle :
La classe énergétique renseigne sur : ________________________________
Dans une notice, on trouve aussi : ________________________________
À partir des notices (onglet N1) et du simulateur de l'ADEME, complète le tableau des caractéristiques des cinq chauffages.
Consulte les notices et complète les lignes forme d'énergie et classe énergétique :
| Caractéristique | Radiateur électrique radiant | Radiateur électrique soufflant | Poêle à pétrole | Radiateur radiant à gaz | Poêle à pellets |
|---|---|---|---|---|---|
| Source / forme d'énergie | |||||
| Classe énergétique | |||||
| Dimensions L x l x h | 405 x 270 x 110 cm | 220 x 190 x 140 mm | 422 x 446 x 281 mm | 380 x 350 x 125 mm | 1088 x 500 x 537 mm |
Complète les lignes suivantes pour une salle de 8 m². La quantité de CO₂e se trouve avec le simulateur de l'ADEME ; l'utilisation en local fermé et la connexion à TAPO se déduisent des notices.
🌍 Ouvrir le simulateur ADEME – impact carbone du chauffage ↗| Caractéristique | Radiateur électrique radiant | Radiateur électrique soufflant | Poêle à pétrole | Radiateur radiant à gaz | Poêle à pellets |
|---|---|---|---|---|---|
| Quantité de CO₂e émise pour chauffer cette surface par an | |||||
| Utilisation en local fermé | |||||
| Programmable par système TAPO |
Le chauffage qui rejette le moins de CO₂e est : ____________________
Tu connais maintenant les caractéristiques des chauffages. Trouve celui (ou ceux) compatible avec le besoin de la réserve de technologie.
À l'aide du diagramme d'exigences, coche les quatre caractéristiques nécessaires à prendre en compte dans le choix du système de chauffage d'appoint, pour qu'il soit conforme et programmable :
À partir du tableau des caractéristiques et du diagramme d'exigences : quel est l'appareil le plus écologique et pourquoi ne le choisit-on pas ?
Coche le ou les systèmes de chauffage qui répondent à tous nos critères :
Le ou les chauffages qui conviennent : ________________________________
Tu as trouvé les deux systèmes compatibles. Utilise-les pour aller plus loin dans ton choix.
Lors de l'utilisation de chacun des deux systèmes compatibles, quel inconvénient constate-t-on ?
Inconvénient du radiant : ______________
Nouveaux critères : 1. ______________ 2. ______________
✅ Synthèse & Auto-évaluation – Activité 2
Rédige ta synthèse dans ton cahier et évalue tes compétences.
Coche les compétences que tu penses maîtriser :
Les composantes d'une notice et d'une documentation technique et leur organisation
L'indice énergétique et l'indice de réparabilité
La qualité, l'efficacité énergétique, la durabilité, la recyclabilité
Réponds après avoir lu les fiches et regardé les vidéos.
- N1 Repérer les sources et formes d'énergie d'un OST dans sa notice
- N2 Retrouver les caractéristiques d'un OST (classe énergétique, CO₂e, local fermé, TAPO)
- N3 Identifier les caractéristiques à prendre en compte pour répondre à un besoin
- N4 Proposer de nouveaux critères de choix
Réponds à chaque niveau, puis valide-le pour obtenir ton score. Valide tous les niveaux pour voir ton bilan final.
📏 Activité 3 · Mesurer la performance des systèmes de chauffage
Durée : 1h · OST33 · CCRI18 · Connaissances OST3f, SFC1i – T5 : La performance d'un OST
Dans le laboratoire de technologie, un chauffage d'appoint est installé. Les élèves souhaitent savoir s'il est performant.
Pour cela, ils devront effectuer des mesures à l'aide d'un protocole et du système domotique TAPO.
À partir de la situation, écris ce que tu as compris :
Le problème à résoudre est : ________________________________
Regarde les vidéos, puis réponds aux exercices pour mémoriser les notions clés.
Ces vidéos présentent les critères de performance d'un OST et le rôle des capteurs et des interfaces.
Les critères de performance d'un OST : grandeurs mesurables (vitesse, autonomie énergétique…)
Les fonctions des constituants : capteurs (température, présence, distance…), microcontrôleur, interface humain-machine
1. En tenant compte de la situation, quelle est la performance souhaitée pour notre système de chauffage ?
2. La performance d'un système de chauffage, c'est sa capacité à…
VF1. La vitesse et l'autonomie énergétique sont des critères de performance d'un OST.
VF2. La performance d'un OST ne peut pas être mesurée.
VF3. Un capteur de température mesure une grandeur physique.
Des critères de performance d'un OST sont : ________________________________
Un capteur permet de ____________________.
À partir du schéma de transformation énergétique, repère les grandeurs physiques à prendre en compte pour évaluer la performance.
Nous avons choisi le radiateur radiant. À partir du schéma de transformation énergétique, coche les deux grandeurs physiques nécessaires pour évaluer sa performance :
Associe chaque grandeur physique à son unité :
Leurs unités sont : ________ et ________.
La performance d'un système de chauffage est sa capacité à chauffer le plus rapidement une pièce en consommant le moins d'énergie possible.
Voici les appareils de mesure à disposition dans la salle de technologie :
À partir des appareils à disposition, associe chaque grandeur physique à mesurer à l'appareil à utiliser :
Le protocole simule un chauffage avec un projecteur halogène. Ouvre chaque rubrique pour le consulter.
1. Objectif
Ce protocole vise à étudier le comportement d'un projecteur halogène permettant de simuler un système de chauffage, en mesurant :
- Le temps nécessaire pour augmenter la température d'un capteur de température de 5 °C
- L'extinction automatique du projecteur grâce au système TAPO en fonction d'une température de consigne donnée (prise connectée couplée à un moniteur/capteur de température)
- La puissance électrique consommée durant ce processus
2. Équipement nécessaire
- Projecteur halogène
- Smartphone avec application TAPO
- Prise connectée TAPO P110M
- Moniteur/capteur de température TAPO T315
- Chronomètre / minuteur
- Fichier de travail pour enregistrer les données
3. Configuration du test
Préparation de l'environnement
- Placer le capteur de température TAPO T315 dans une pièce à température ambiante stable
- S'assurer que le capteur n'est pas exposé aux courants d'air ou à des sources de chaleur externes
- Laisser la pièce et les équipements s'acclimater pendant au moins 30 minutes
- Vérifier que le banc de test possède tout l'équipement nécessaire
Installation du matériel
- Positionner et orienter le projecteur vers le capteur de température
- Positionner le capteur de température à une distance acceptable
4. Procédure de test
Phase de préparation
- S'assurer que le projecteur est éteint et refroidi
- Relever la température initiale sur le capteur de température et la noter (T_initial) dans le tableau de données
- Vérifier que le projecteur est correctement raccordé à la prise connectée
- Lancer l'application TAPO sur le smartphone et faire apparaître la prise connectée
- Préparer le chronomètre pour le démarrage
- Vérifier si le paramétrage du moniteur/capteur de température avec une température de consigne de T_initial + 5 °C est effectué (voir l'annexe)
Phase de test
- Démarrer simultanément le chronomètre et la prise connectée (activation à distance dans l'application)
- Noter la puissance électrique affichée dans « Consommation d'énergie » de l'application de la prise connectée
- Surveiller régulièrement (toutes les 30 secondes) la température sur le capteur ; rester vigilant à l'approche de la température de consigne
- Lorsque la température atteint T_initial + 5 °C, la prise connectée éteint le projecteur grâce au moniteur de température
- Arrêter immédiatement le chronomètre, noter le temps écoulé (t), vérifier sur l'application et noter la puissance électrique finale (P)
5. Précautions de sécurité
- Ne pas toucher le projecteur pendant et immédiatement après le test (risque de brûlure)
- Maintenir une distance de sécurité avec les matériaux autour du projecteur
- Ne pas laisser le projecteur allumé sans surveillance
- S'assurer que le câble d'alimentation n'est pas endommagé
- Éteindre et débrancher tous les équipements après le test
6. Annexe : paramétrage de la consigne T_initial + 5 °C dans l'application TAPO
Dans l'application TAPO, une action intelligente relie le capteur de température à la prise connectée.
Avant de manipuler, remets dans l'ordre les étapes principales du protocole :
Réalise maintenant la mesure : le temps et la puissance électrique nécessaires pour faire augmenter la température de 5 °C. Complète le tableau, puis calcule l'efficacité énergétique du système de chauffage.
| Température de début [T_initial] (°C) | Température de fin [T_final] (°C) | Durée nécessaire t (s) | Puissance P (W) |
|---|---|---|---|
1. Quel est l'avantage d'utiliser des appareils connectés pilotés par l'application TAPO pendant l'expérience ?
2. Dans le protocole, quel élément joue le rôle de capteur de température ?
Mes mesures : T_initial = ______ ; t = ______ ; P = ______
Avantage de TAPO : ________________________________
Compare les résultats des groupes pour repérer ce qui peut être amélioré dans le protocole.
En comparant les résultats des différents groupes ayant testé le même système de chauffage, que constate-t-on ?
Comment expliquer cette différence ?
Avec quel appareil de mesure peut-on fixer la même distance pour tous les groupes ?
Pour améliorer le protocole, je dois ____________________ avec un ____________.
✅ Synthèse & Auto-évaluation – Activité 3
Rédige ta synthèse dans ton cahier et évalue tes compétences.
Coche les compétences que tu penses maîtriser :
Les critères de performance d'un OST : grandeurs mesurables (vitesse, autonomie énergétique…)
Les fonctions des constituants : capteurs (température, présence, distance…), microcontrôleur, interface humain-machine
Réponds après avoir lu les fiches et regardé les vidéos.
- N1 Caractériser la performance d'un chauffage
- N2 Identifier les grandeurs à mesurer et leurs unités
- N3 Choisir les appareils de mesure et suivre un protocole avec TAPO
- N4 Améliorer un protocole de test
Réponds à chaque niveau, puis valide-le pour obtenir ton score. Valide tous les niveaux pour voir ton bilan final.