Température, chaleur et controverses historiques
Thermomètres à spirale (XVIIe siècle, copies)
Echelles thermométriques de l’Accademia del Cimento (fondée à Florence en 1657 par Léopold de Médicis et le Grand-duc de Toscane Ferdinand II de Médicis).
Les querelles scientifiques sur les questions de l’atomisme, donc l’existence des atomes, ont durée 100 ans, tout au long du XIXe siècle. En chimie d’abord, avec la ferme opposition des « équivalentistes » pour lesquels on doit s’en tenir strictement à l’expérience : « si j’en étais le maître, j’effacerais le mot atome de la science, persuadé qu’il va plus loin que l’expérience ; et jamais en chimie nous ne devons aller plus loin que l’expérience » (DUMAS Jean-Baptiste).
En physique aussi le positivisme dominant fait que le modèle atomique a du mal à voir le jour. Au siècle précédent deux conceptions s’opposaient déjà sur la conception de la chaleur : le substancialisme (chaleur = calorique) et le mécanisme (chaleur = mouvement d’agitation). Maxwell et Boltzmann vont pourtant développer une modélisation mathématisée de la structure moléculaire des gaz, la théorie cinétique, qui finira par s’imposer et constituera les bases de la physique statistique.
Consigne 1 individuellement (5 min)
Situation : un morceau de fer et un morceau de bois sont placés côte à côte sur une table ; vous touchez de la main successivement le morceau de fer et le morceau de bois. Que constatez-vous ? Formulez par écrit vos observations.
Lecture du document :[température.pdf] température
Consigne 2 en groupe (45 min)
Interprétation de la situation initiale : comparer les écrits précédents et rédiger une explication avec schémas sur une affiche, en utilisant les termes température, énergie thermique et chaleur.
Affichage et présentation de plusieurs affiches.
Animation tableau et discussion. Mise au point de la distinction entre température, énergie thermique et chaleur.
Les deux objets ont la même température (égale à la température ambiante) pourtant le morceau de fer paraît plus « froid » que le morceau de bois. La sensation n’est pas due seulement à la différence de température entre la main et l’objet. Elle est liée au transfert d’énergie thermique (chaleur) qui résulte de cette différence de température. Ce transfert est plus important dans le cas du fer car il a une meilleure conductivité thermique que le bois.
Consigne 3 individuellement(30 min)
Controverses historiques : chacun reçoit un texte (ou un groupe de texte) avec pour mission d’en extraire l’idée principale et de la présenter très brièvement.
Textes :
[anti-atomisme.pdf] anti-atomisme
[atomisme.pdf] atomisme
[boltzmann 1.pdf] boltzmann 1
[boltzmann 2.pdf] boltzmann 2
[boltzmann 3.pdf] boltzmann 3
[calorique 1.pdf] calorique 1
[calorique 2.pdf] calorique 2
[energetisme.pdf] energetisme
[mecanisme.pdf] mecanisme
[positivisme 1.pdf] positivisme 1
[positivisme 2.pdf] positivisme 2
[substancialisme.pdf] substancialisme
Animation tableau pour la reprise des propositions et la synthèse des polémiques historiques autour des concepts d’atome (ou molécules) et de chaleur.
Les oppositions majeures :
Chaleur = fluide calorique (substancialisme) / mouvement moléculaires (mécanisme)
Atomisme (matière) / énergétisme (énergie)
Atomisme / positivisme (seule l’expérience importe) et phénoménisme.
Tous les documents nécessaires sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier atomisme (2)).
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