Comment fait-on pour ne pas avoir froid en hiver et ne pas avoir chaud en été ?

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La température du corps humain est stable, aux alentours de 37°C, tant qu'il est en vie; dès qu'il meurt, sa température se met à la température de son environnement: comment faisons-nous pour maintenir notre température corporelle à 37°C? 

La physique nous apprend que tout corps au-dessus du 0 degré absolu émet un rayonnement qui dépend de sa température.

Quel type de rayonnement émettons ? Trouvez-le grâce à la loi de Wien.

  • 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

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Identifier les modes de transferts de chaleur entre son corps et son environnement:

 

Matériel :

  • Thermomètre à infrarouges;
  • 2 béchers ;
  • Eau à 45°C
  • Eau à 4°C ;
  • Sèche cheveux ;
  • Lampe à incandescence;
  • De lingettes propres;

Principe :

  • A l’aide d’un thermomètre infrarouge, relever la température de la peau au niveau de la main dans différentes conditions.

Important :

  • Faire plusieurs fois la même mesure de température pour calculer une valeur moyenne.
  • Préparer un tableau pour noter vos résultats.

 

Conditions de l'expérience :

  1. En condition témoin: prenez la température de votre front ;
  2. Puis immédiatement après un contact de 5 à 10 secondes entre la peau et un bécher rempli d'eau à 45°C puis ;
  3. Immédiatement après un contact de 5 à 10 secondes entre la peau et un bécher rempli d’eau à 4°C puis ;
  4. Avec un sèche-cheveux soufflant de l’air froid sur votre peau ;
  5. Immédiatement après quelques secondes passées à 20cm de la lampe (Attention danger de brûlure) ;
  6. Immédiatement après avoir mouillé la peau avec l’eau d’une lingette à 37°C

 

Présentation des résultats:

Sous forme d'un tableau a double entrée avec les conditions expérimentales à la verticale et les différentes mesures à l'horizontale.

 

Interprétation des résultats :

Identifier, pour chacune des conditions expérimentales testées, le mode de transfert thermique mise en jeu entre le corps et l’environnement:
  • par conduction ?
  • par convection ?
  • par rayonnement ?
  • par évaporation ?
Points bonus :

La physique nous apprend que tout corps au-dessus du 0 degré absolu émet un rayonnement qui dépend de sa température.

Quel type de rayonnement émettons ? Trouvez-le grâce à la loi de Wien.

  • 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

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A retenir:

  • L’organisme humain a besoin d’énergie pour se maintenir en vie et réaliser toutes sortes d’activités physiques.
  • Les besoins énergétiques sont proportionnels à l’intensité de l’activité physique fournie.
  • La respiration et la fermentation permettent de fournir cette énergie à partir des nutriments issus de l’alimentation.
  • Lors de ces réactions, une partie très importantes de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur : c’est l’énergie thermique.
  • Globalement la puissance thermique libérée par un corps humain est de l’ordre de 100 W.
  • Les aliments apportent une quantité d’énergie variable en fonction de la nature et des proportions des nutriments présents.
  • Les lipides apportent plus d’énergie que les glucides et les protéines.

 

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.