Le four solaire
Cuire ou chauffer des aliments sans électricité ? Impossible ? Nous, on peut te montrer comment faire ! Grâce au four solaire, on va pouvoir te montrer comment faire des pop-corns facilement !
Nous sommes Sarah, Robin et Maude et dans cet article, on va te parler de l’objet qu’on a fabriquĂ©, pourquoi on a choisi celui-ci, comment il fonctionne…
Tadaaa ! Voici Ă quoi il ressemble ! On va d’abord t’expliquer comment on a fait pour le fabriquer, pour que toi aussi, si tu en as envie, tu puisses le reproduire, et après on verra comment il fonctionne au contact des rayons du soleil !
Tout d’abord, il faut savoir qu’on accorde une place importante Ă l’Ă©cologie, et on soutient les alternatives aux objets traditionnels indispensables Ă notre vie pour que notre impact sur la planète soit moins important.
Manger est indispensable pour vivre ; cuire des aliments, les rĂ©chauffer fait partie de notre quotidien. Le four solaire nous a donc intĂ©ressĂ© mais nous ne savions pas vraiment comment le fabriquer. Nous avons donc commencĂ© par faire des recherches documentaires sur internet et dans des livres. On a dĂ©couvert qu’il existait plusieurs maquettes de four solaires Ă reproduire.
Matériel
On est partis sur quelque chose de simple mais efficace oĂą on comprend bien le fonctionnement de l’Ă©nergie solaire. Pour cela, on a utilisĂ© des matĂ©riaux de rĂ©cupĂ©ration ou ce qu’on avait dans nos placards : du carton, de l’aluminium, de la ficelle, une assiette de couleur foncĂ©e et une pochette plastique transparente.
Notre maquette se compose d’une boĂ®te en carton creuse, afin d’avoir un espace restreint oĂą pourrait se concentrer la lumière, de quatre panneaux “solaires”, qui sont du carton entourĂ© de papier aluminium et c’est tout ! On a simplement ajoutĂ© un système de fixation (de la ficelle sur chaque panneau Ă attacher les uns aux autres) pour que les panneaux tiennent seuls et qu’ils puissent rester inclinĂ©s selon la position du soleil (photo ci-dessous). On a ajoutĂ©, après ça, pour rendre le fond encore plus sombre une assiette noire et une pochette plastique sur le dessus.Â
Mais avant de se lancer dans la construction, nous avons réalisé un plan (photo ci-dessous)
Le fonctionnement
Le fonctionnement est très simple. La principale condition pour permettre de faire chauffer quelque chose est d’avoir du soleil (pas tous les jours en Bretagne mais en ce moment, c’est très bien). Il faut placer ce four au soleil. Le soleil Ă©met des rayons lumineux et ces rayons vont venir en contact avec nos panneaux, qui ont une fonction miroir, ce qui va permettre de rĂ©flĂ©chir (c’est-Ă -dire de faire rebondir) les rayons en un point qu’on appelle point focal : la boĂ®te en carton avec l’assiette noire dedans. Une fois les rayons arrivĂ©s dans ce point focal sombre, ils vont se transformer en chaleur qui va rester grâce Ă la pochette transparente qui va comme bloquer la chaleur dans cet endroit. Cette chaleur est assez importante pour permettre de faire chauffer voire cuire les aliments situĂ©s au milieu de la boĂ®te. Tu peux essayer en plaçant des choses Ă faire chauffer au centre de l’assiette, comme du chocolat pour commencer, des pop corns ensuite si tu es gourmand !
Concepts scientifiques
Voici la liste des concepts scientifiques qui entrent en jeu pour notre objet technique :
- transfert d’Ă©nergies : Un transfert d’Ă©nergie est le dĂ©placement de l’Ă©nergie d’un endroit Ă un autre sans modification de la forme d’Ă©nergie concernĂ©e.
- conversion d’énergies (transformation) : Changement d’une énergie en une autre.
- chaîne d’énergie : Représentation de toutes les étapes caractérisant le cheminement de l’énergie de la source à l’utilisateur, en précisant la nature de la source, les formes d’énergie, les modes de transfert, les transformateurs ou convertisseurs d’énergie. La chaîne énergétique est donc l’ensemble des phases de transformation de l’énergie, de son état initial à son état final.
- énergies renouvelables : Energie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l’échelle de temps humaine.
- énergie solaire : Energie transmise par le soleil au moment de son rayonnement. Cette énergie permet de fabriquer de la chaleur grâce, ici, à des panneaux solaires. C’est une énergie dite renouvelable car elle est inépuisable.
- énergie lumineuse : La lumière lumineuse est la lumière émise par une source de lumière primaire. On appelle ainsi les sources qui émettent leur propre lumière. C’est le cas par exemple du soleil ou du feu. Dans le cadre du four solaire, c’est la lumière du soleil qui est primaire et qui est donc à la base de la chaleur fournie.
- Ă©nergie thermique : Energie associĂ©e Ă la chaleur. Cette Ă©nergie se retrouve ici suite Ă la transformation de l’énergie lumineuse en Ă©nergie thermique grâce Ă l’objet (casserole, poĂŞle, barquette d’aluminium) sur lequel convergent les rayons lumineux. Ce concept d’énergie thermique est facilement abordable avec des enfants de cycle 3 qui peuvent citer des sources de chaleur dans leur quotidien et se poser des questions sur comment produire de la chaleur.Â
- effet de serre : C’est un phénomène grâce auquel les rayons de chaleur sont enfermés dans un milieu. Il se produit lorsque les rayons ne peuvent en ressortir. Les rayons qui s’accumulent permettent de faire monter la température du milieu. C’est ce phénomène que nous allons utiliser pour permettre, grâce aux rayons du soleil, de faire chauffer l’aliment que nous allons mettre dans le milieu prévu.
- effet albĂ©do : Les surfaces de notre maquette absorbent une partie des rayons du soleil et rĂ©flĂ©chissent les autres. Les couleurs foncĂ©es absorbent plus les rayons du soleil que les couleurs claires, d’oĂą le choix de notre effet de serre, sombre. Cela permet d’emmagasiner plus de chaleur et l’on dit alors que leur surface a un albĂ©do faible (près de 0).
- réflexion de la lumière et convergence des rayons : Le four solaire fait appel au principe de réflexion de la lumière et de convergence des rayons très intéressant à étudier avec des enfants de cycle 3. La surface d’aluminium permet de faire converger les rayons en un point dit focal, là où aura lieu la transformation de l’énergie. Le principe de convergence des rayons peut être étudié en classe grâce à un prisme optique et une source de lumière. Les élèves pourront manipuler les composants de cette expérience et apprendre ce que sont la convergence ainsi que la divergence et pourront ainsi se servir des connaissances acquises dans la conception du four solaire.
- conduction : Passage de la chaleur ou de l’Ă©lectricitĂ© d’un point Ă un autre d’un corps sous l’action d’une diffĂ©rence de tempĂ©rature ou de potentiel Ă©lectrique.
- convection : Transfert d’Ă©nergie thermique au sein d’un fluide en mouvement ou entre un fluide en mouvement et une paroi solide.
SĂ©quence
Le four solaire | ||
Domaine disciplinaire : Sciences et Technologie
Champs disciplinaire : Matière, mouvement, énergie, information |
Nombre de séances : 6 | Classe : cycle 3 |
Objectifs (compĂ©tences de cycle) :Â
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Compétences du socle commun :
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SÉANCE 1 : Les énergies renouvelables | ||
Objectifs : – Savoir ce qu’est une Ă©nergie renouvelable, et la dĂ©finir
DurĂ©e : 40 minutes. Notions dĂ©veloppĂ©es : Ă©nergie renouvelable, Ă©nergie solaire, thermique, hydraulique, Ă©lectrique, Ă©olienne, etc. DĂ©roulement :Â
Faire prendre conscience aux élèves que l’être humain a besoin d’énergie pour vivre, se chauffer, se déplacer, s’éclairer à partir de leurs quotidiens : “De quels types d’énergie avez-vous besoin au cours d’une journée et pourquoi ?”. Les amener à prononcer “énergie solaire” à la fin de ce temps d’échange. En conclure que l’énergie solaire est une énergie renouvelable. |
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SÉANCE 2 : Effet de serre et effet albédo | ||
Objectifs :       –   Comprendre comment le soleil rĂ©chauffe-t-il la terre.
Notions dĂ©veloppĂ©es : effet de serre, effet albĂ©do, Ă©nergie lumineuse  DurĂ©e : 50 min – 1h DĂ©roulement : En groupe classe, mener quelques expĂ©riences permettant de comprendre l’effet de serre et l’effet albĂ©do. De retour en classe, les Ă©lèves pourront verbaliser leurs observations, mettre les notes en commun et il serait pertinent de valider ou non leurs hypothèses et observations Ă l’aide d’une vidĂ©o parlant de l’effet de serre et de l’effet albĂ©do. |
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SÉANCE 3 : Objets techniques et exploitation de l’énergie | ||
Objectifs :      –  comprendre le principe de conversion d’énergie
Durée : 45 minutes Notions développées : conduction thermique, conversion d’énergie, chaîne d’énergie, réflexion de la lumière et convergence des rayons Déroulement : En groupe classe, parler des différents objets techniques et moyens utilisés pour exploiter l’énergie. |
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SÉANCE 4 : Le four solaire | ||
Objectifs :      –  comprendre le fonctionnement d’un objet technique et ses principaux Ă©lĂ©ments : le four solaire
 Durée : 50 minutes Déroulement : Présentation du four solaire, son histoire, son fonctionnement, les éléments qui le composent. Supports : Images de différents modèles de four solaire, présentation du four d’Odeillo et vidéo de fours solaires en action. |
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SÉANCE 5 : Construction du four solaire (suite et fin) | ||
Objectif :Â Â Â Â concevoir un objet technique : le four solaire
Durée : entre 30 minutes et 1 heure selon l’avancée et les besoins des élèves Déroulement : Suite de la construction des fours solaires par groupes selon le protocole de fabrication établi par chaque groupe de la séance précédente (cf séance 4). |
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SÉANCE 6 : Evaluation | ||
Objectif : évaluer la compréhensions des notions développées lors de cette séquence
Durée : 30 minutes Déroulement : Elle consistera à montrer certaines images et à attendre des élèves certaines explications selon leur travail de fabrication de leur four solaire et des notions vues ensemble tout au long de la séquence (matériaux essentiels du four pour remplir sa fonction première, questions sur les notions de serre, albédo, chaîne d’énergie, conversion, etc.) |
Trucs et astuces !
- Tu peux même reproduire ça chez toi pour impressionner tes parents !
- Le four tout : le four pourra être recyclé par la suite, il suffira d’enlever l’aluminium des panneaux (ou le laisser pour un côté disco) et nous aurons une boîte très pratique pour ranger du matériel dans la classe.
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Un conseil d’utilisation : ne pas s’en servir sous la pluie ni de nuit.
Sarah Bellanger, Robin Ollivier et Maude Saint-Martin.