Physique du primaire et du collège · Grades 1–9
2Le chaud et le froid
La soupe fume, la glace fait mal aux dents, et le siège de la voiture brûle les jambes en été. Le chaud et le froid sont partout. Dans ce chapitre, nous apprenons à les comparer, à voir ce qui réchauffe les choses — et à regarder ce qui arrive à un glaçon quand la chaleur gagne.
2.1 Plus chaud, plus froid
Définition 2.1 (Chaud et froid)
Chaud et froid sont des mots de comparaison, comme grand et petit. La soupe est chaude par rapport à ta main ; la glace est froide par rapport à ta main. Entre les deux, il y a toute une échelle de mots : glacé, froid, frais, tiède, chaud, brûlant.
Exemple 2.2 (Ranger trois boissons)
Sur la table : un chocolat chaud, un verre d’eau du robinet, un verre de jus d’orange sorti du réfrigérateur. Du plus froid au plus chaud : le jus, puis l’eau du robinet, puis le chocolat chaud. L’eau du robinet est froide à côté du chocolat, mais chaude à côté du jus — les mots de comparaison marchent toujours par deux.
Remarque 2.3 (Le toucher se laisse tromper)
Souviens-toi des trois bols du chapitre précédent : la même eau tiède paraissait chaude à une main et fraîche à l’autre. Et touche une cuillère en métal et une cuillère en bois qui ont passé la nuit dans la même cuisine : celle en métal paraît plus froide, alors que rien, dans la cuisine, n’est plus froid que le reste. Le toucher est un gardien utile, mais ce n’est pas un juge équitable — il nous faudra bientôt un instrument qui, lui, ne se trompe pas : le thermomètre, qui arrive dans un chapitre plus loin.
Méthode 2.4 (Comparer honnêtement le chaud et le froid)
Pour décider lequel de deux bols d’eau est le plus chaud :
- se servir de la même main pour les deux — deux mains peuvent ne pas être d’accord ;
- toucher l’un, puis l’autre, tout de suite — attendre laisse les choses changer ;
- pour en être encore plus sûr, demander à un camarade d’essayer aussi, sans lui dire ta réponse avant.
Si ton camarade et toi êtes d’accord, l’observation est solide.
2.2 Ce qui réchauffe
Exemple 2.5 (Les réchauffeurs)
Certaines choses réchauffent tout ce qui se trouve près d’elles : le Soleil réchauffe le banc du parc, la flamme réchauffe la casserole, le radiateur réchauffe la pièce, et ton propre corps réchauffe la couverture. Frotter réchauffe aussi : presse tes paumes l’une contre l’autre et frotte vite en comptant jusqu’à — sens-les chauffer.
Exemple 2.6 (À toi de jouer : soleil et ombre)
Un jour de soleil, pose une main sur un mur au soleil et l’autre sur le même mur à l’ombre. Même mur, même jour — et pourtant le côté ensoleillé est nettement plus chaud. Le Soleil est le grand réchauffeur de tout ce qui est dehors ; il aura bientôt un chapitre rien qu’à lui.
Remarque 2.7 (Un manteau ne fabrique pas de chaleur)
Un manteau ne te réchauffe pas comme le fait un radiateur. C’est ton corps qui fabrique la chaleur ; le manteau empêche seulement cette chaleur de s’échapper, comme un couvercle sur la soupe. C’est pour cela qu’un manteau posé tout seul sur une chaise reste froid à l’intérieur — rien, dedans, ne fabrique de chaleur à garder.
2.3 Quand la chaleur gagne : la glace fond
Exemple 2.8 (La vie d’un glaçon)
Pose un glaçon sur une assiette, dans la cuisine. Il est dur et froid. L’air chaud de la pièce le réchauffe, petit à petit : le glaçon devient de plus en plus petit, une flaque grandit autour de lui, et au bout d’un moment il ne reste que de l’eau. La chaleur de la pièce a changé la glace dure en eau liquide — on dit que la glace a fondu.
Exemple 2.9 (Le froid aussi peut gagner)
Le congélateur fait le travail inverse : mets-y un petit gobelet d’eau le soir, et au matin tu le trouveras dur comme la pierre — de la glace. La chaleur fait fondre la glace en eau ; un grand froid change l’eau en glace. L’eau n’arrêtera pas de faire ces allers-retours tout au long du livre.
2.4 Exercices
Exercice 2.1 ★
Range du plus froid au plus chaud : l’eau du bain ; un glaçon ; la soupe qui sort de la casserole ; l’air de ta chambre.
Solution
Solution de Exercice 2.1.
Le glaçon, puis l’air de la chambre, puis l’eau du bain, puis la soupe qui sort de la casserole.
Exercice 2.2 ★
Trouve le mot de comparaison : l’eau du robinet est … à côté du chocolat chaud, mais … à côté du jus d’orange sorti du réfrigérateur.
Solution
Solution de Exercice 2.2.
L’eau du robinet est froide (ou plus fraîche) à côté du chocolat chaud, mais chaude (ou plus chaude) à côté du jus.
Exercice 2.3 ★
Nomme quatre choses qui réchauffent ce qui les entoure. Laquelle réchauffe le parc tout entier ?
Solution
Solution de Exercice 2.3.
Par exemple : le Soleil, une flamme, un radiateur, ton propre corps (ou des mains qui frottent). C’est le Soleil qui réchauffe le parc tout entier.
Exercice 2.4 ★
Frotte vite tes paumes l’une contre l’autre en comptant jusqu’à , puis touche ta joue. Que sens-tu ? Qu’a fait le frottement ?
Solution
Solution de Exercice 2.4.
Les paumes semblent chaudes contre la joue : le frottement les a réchauffées.
Exercice 2.5 ★
Deux glaçons sortent ensemble du congélateur. L’un est posé sur une assiette au soleil, l’autre sur une assiette à l’ombre. Lequel fond le premier, et pourquoi ?
Solution
Solution de Exercice 2.5.
Le glaçon au soleil fond le premier : le Soleil le réchauffe, et c’est la chaleur qui fait fondre la glace. Celui qui est à l’ombre reçoit moins de chaleur et dure plus longtemps.
Exercice 2.6 ★
Qu’y a-t-il dans la flaque laissée sur l’assiette après qu’un glaçon a fondu ? Où est passée la glace dure ?
Solution
Solution de Exercice 2.6.
La flaque, c’est de l’eau — la même eau qui formait le glaçon. La glace dure n’a pas disparu ; la chaleur de la pièce l’a fait fondre en eau liquide.
Exercice 2.7 ★
Un toboggan en métal et un banc en bois sont restés à l’ombre toute la matinée. Tom touche les deux et dit que le toboggan est plus froid. Sers-toi de Remarque 2.3 pour expliquer ce qui se passe vraiment.
Solution
Solution de Exercice 2.7.
Après toute une matinée à la même ombre, le toboggan et le banc sont aussi froids l’un que l’autre. Le métal paraît seulement plus froid à la main — le toucher n’est pas un juge équitable, comme l’ont montré les cuillères en métal et en bois.
Exercice 2.8 ★
À l’aide de Méthode 2.4, explique comment savoir lequel de deux bols d’eau est le plus chaud. Pourquoi faut-il utiliser la même main pour les deux ?
Solution
Solution de Exercice 2.8.
Toucher un bol, puis l’autre, tout de suite, avec la même main, et demander à un camarade de vérifier sans avoir entendu ta réponse. La même main est nécessaire parce que le tour des trois bols a montré que deux mains peuvent ne pas être d’accord sur une seule et même eau.
Exercice 2.9 ★★
Léa fabrique un bonhomme de neige et, prise de pitié, elle l’enveloppe dans son manteau bien chaud. Son frère dit que le manteau le fera fondre plus vite. Léa dit que le manteau le gardera froid plus longtemps. Qui a raison, et pourquoi ? (Pense à Remarque 2.7 : que fait vraiment un manteau ?)
Solution
Solution de Exercice 2.9.
Léa a raison. Un manteau ne fabrique pas de chaleur : il empêche seulement la chaleur de passer. Le bonhomme de neige n’a aucune chaleur à garder — en revanche, le manteau tient à l’écart l’air chaud de la journée, si bien que le bonhomme enveloppé fond plus lentement et dure plus longtemps.