Températures mesurées et températures ressenties, comment peut-on expliquer ce phénomène?
Réprésentation de la distribution de la température dans le corps humain placé à des températures ambiantes de 20°C (à gauche) et de 35°C (à droite):
D'après Aschoff et Wever, 1958.
En été, nous avons chaud, et nous suons; en hiver, nous avons froid, et nous grelotons, autrement dit nous échangeons en permanence de la chaleur avec notre environnement : comment ces échanges thermiques entre notre corps et notre environnement se font-ils?
Les différents modes de transfert de chaleur possibles:
Nous allons essayer de savoir lesquels de ces modes de transfert sont mis en jeu selon des différentes situations.
Ce travail expérimental fera l'objet d'une évaluation; il faut donc rendre ce travail, une copie par binome.
Vous disposez :
- d'un thermomètre à infrarouges;
- de 2 béchers ;
- d'une eau à 45°C
- d'une eau à 4°C ;
- d'une eau à 37°C;
- d'un Sèche cheveux ;
- d'une Lampe à incandescence;
- de lingettes propres;
- A l’aide d’un thermomètre infrarouge, relevez la température de la peau au niveau du front dans différentes conditions expérimentales décrites ci-dessous:
Attention à la rigueur scientifique :
- Faire plusieurs fois la même mesure de température pour calculer une valeur moyenne.
- Toujours mesurer la température au même endroit et à la même distance;
- N'oubliez pas les règles sanitaires vis-à-vis du Covid;
- Préparer un tableau pour noter vos résultats.
Conditions de l'expérience :
Prenez la température de votre front :
- En condition témoin ;
- Immédiatement après un contact de 30 secondes entre la peau et un bécher rempli d'eau à 45°C ;
- Immédiatement après un contact de 30 secondes entre la peau et un bécher rempli d’eau à 4°C ;
- après avoir soufflé sur votre peau un air chaud à l'aide du sèche-cheveu pendant quelques secondes (attention aux brûlures) ;
- Immédiatement après une trentaine (cela dépend de la lampe) passées à quelques cm de la lampe (Attention danger de brûlure de la peau et des yeux qu'il faut fermer) ;
- quelques secondes après avoir mouillé votre peau avec l’eau d’une lingette à 37°C que vous aurez laissé 20 secondes sur votre front.
Présentation des résultats et interprétation:
Sous forme d'un tableau :- avec les conditions expérimentales,
- les différentes mesures de température,
- et le mode de transfert pour chaque condition expérimentale, en justifiant.
- Quels sont les modes de transfert qui vous semblent les plus efficaces? Justifiez
Conclusion :
- Identifiez les modes de transfert de chaleur mis en jeu entre le corps et l’environnement, durant une journée froide et ventée l'hiver puis durant une journée chaude et ventée l'été.
Bonus 1-Expliquer sur quel mode de transfert de la chaleur les phoques agissent-ils pour résister à des températures glaciales.
Extrait de Schmidt-Nielsen, Physiologie animale
Bonus 2-Expliquer sur quel mode de transfert de la chaleur les manchots agissent-ils pour résister à des températures glaciales.
Extrait de Schmidt-Nielsen, Physiologie animale.
Bonus 3-Quel type de rayonnement votre corps émet-il ? Trouvez-le grâce à la loi de Wien.
- La physique nous apprend que tout corps au-dessus du 0 degré absolu émet un rayonnement qui dépend de sa température.
- La loi de Wien se déduit de la loi de Planck du rayonnement du corps noir : à une température T donnée, l’énergie W (λ) passe par un maximum (Wmax) pour une longueur d’onde λmax
Loi de Wien : λmax = (2,898.10-3) / T
T : La température de notre corps (mais attention) en degrés Kelvins
Bonus 4-Expliquez pourquoi de la brume se forme au-dessus d'un lac le matin en automne (précision: la nuit, la température de l'air passe en dessous de la température de l'eau)
Aller plus loin: ne pas confondre chaleur et température
- La température d'un organisme exprime le niveau moyen d'énergie cinétique de ses molécules dans le cadre d'une échelle arbitraire.
- L'échelle la plus couramment utilisée est le degré Celsius.
- La chaleur est une quantité d'énergie qui permet d'augmenter la température d'un corps.
- En biologie, on l'exprime couramment en calories et sa définitiion correspond à la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d'un gramme d'eau de 1°C.
