Questions aux experts
Matière et matériaux
Le métal pourquoi c'est froid ?
Un ami m'a dit avoir écouté une émission de radio dans laquelle Georges Charpak montre comment on peut poser et résoudre avec des moyens simples un problème scientifique à partir de la question naïve suivante : "Pourquoi un métal est-il plus froid que du bois ?" (par exemple).
J'aimerais en savoir plus sur les expériences simples que propose M. Charpak dans ce cas de figure, car, de mon côté, j'aborde cette question d'une manière qui ne me satisfait pas et pourtant je trouve qu'elle peut être effectivement un excellent point de départ.
Merci d'avance pour mes étudiants et instituteurs en stage.
Marcel Chantal PIUFM sc Phys Melun IUFM Créteil
Thu 05/09/02 - 14:00
Je ne connais pas forcément les expériences de G. Charpak sur ce thème, mais je peux vous présenter ce que j'ai fait dans des classes de cycle 3 et raconté cet été dans l'émission Cahiers de vacances sur France Info (peut-être est-ce d'ailleurs la même chose ?)
On présente aux enfants deux plaques, l'une en bois, l'autre en métal. Ces plaques, de même dimension, sont stockées (à l'ombre de préférence) dans la salle depuis plusieurs jours. On demande aux enfants de prévoir par écrit quelle plaque sera la plus chaude. La plupart pensent que c'est le bois, tout du moins c'est l'impression que l'on ressent en tâtant avec la main. Puis on les invite à vérifier. Les deux thermomètres indiquent la même température, celle de la salle.
On les invite alors à prévoir ce qui va se passer si on dépose deux glaçons identiques sur chacune de ces plaques. Le débat est assez vif :
certains disent que « comme le métal est plus froid, ça fondra moins vite », d'autres disent qu'ils viennent de « voir que les deux plaques étaient à la même température, donc ça devrait fondre à la même vitesse ». Il faut essayer. Et contre toute attente, c'est sur la plaque de métal que le glaçon fond le plus vite.
Eh oui, les deux plaques sont, disons à 20 °C, l'air à 20 °C, et les glaçons à 0 °C mais le métal est bien meilleur conducteur de la chaleur que le bois (je me brûle avec la cuillère en métal, pas avec celle en bois). Donc pendant un temps donné, il donnera plus de chaleur au glaçon que le bois.
C'est d'ailleurs la raison qui nous fait dire qu'a priori « le métal est froid » (tout du moins quand on le touche). En effet, si le morceau de métal est à la température de la pièce (une vingtaine de degrés) et notre corps à 37 °C, le métal va nous prendre de la chaleur. Il en prendra plus que le bois à la même température car il est plus conducteur de la chaleur. D'où cette impression de froid que l'on ressent quand on touche du métal qui est à une température nettement inférieure à 37 °C, ce qui n'est généralement pas le cas des bancs publics en été