Astronaut in space

L'énergie solaire

Les plantes vertes comme producteurs primaires d'aliments

Qu'ont en commun la batterie solaire et le plant de tomates ci-dessous?

Photovoltaic arrayTomato plant

RÉPONSE : Les deux convertissent la lumière du Soleil (énergie rayonnante) en formes d'énergie utile à l'être humain. La batterie solaire absorbe l'énergie solaire et l'emmagasine dans les cellules sous forme d'énergie chimique potentielle. Les feuilles du plant de tomates absorbent l'énergie solaire qui est (principalement) emmagasinée comme énergie chimique potentielle dans des composés appelés hydrates de carbone.


Photovoltaic energy pathLes cellules photovoltaïques sont bien connues pour leur capacité à transformer l'énergie solaire (1) en énergie électrique.

Comme la lumière du Soleil n'est habituellement pas présente 24 heures par jour, l'énergie électrique (2) doit être emmagasinée pour pallier le manque de lumière. Les groupes de cellules voltaïques, appelées batteries, servent à accumuler l'énergie solaire sous une forme chimique (en liaisons moléculaires).

Lorsqu'on relie une ampoule aux cellules, ces dernières reconvertissent l'énergie chimique en énergie électrique (3), et l'énergie électrique crée de la chaleur dans le filament de l'ampoule.

Le filament chaud rayonne ensuite de l'énergie lumineuse (4).

Cliché de transparent

Il est important de noter qu'à chaque étape de la transformation d'énergie (tout au long de la filière énergétique), seule une petite quantité d'énergie est vraiment transférée; la majeure partie de l'énergie est perdue à chaque étape sous forme de chaleur.

Plant energy pathLes plantes convertissent également la lumière du Soleil en d'autres formes d'énergie. Dans ce cas, elles convertissent l'énergie lumineuse (1) en énergie chimique (en liaisons moléculaires) par un processus appelé photosynthèse. La majeure partie de cette énergie est emmagasinée dans des composés nommés hydrates de carbone.

Les plantes convertissent une infime quantité de la lumière qu'elles reçoivent en énergie alimentaire.

Lorsque les animaux consomment des végétaux (2), ils absorbent une partie de cette énergie qu'ils emmagasinent en tant qu'énergie chimique dans des composés appelés gras et protéines.

Le lait de vache est une bonne source d'énergie solaire (3), de même qu'une excellente source de vitamines et de minéraux essentiels. Lorsque nous buvons du lait, notre corps convertit l'énergie qu'il contient en énergie utile pour la course, les jeux et les activités métaboliques importantes (4). Nous sommes alors mus par l'énergie solaire !

Cliché de transparent

Activités pour les élèves

La filière énergétique

    Energy trail
  1. Chaque élève inscrit le nom d'un aliment sur un petit bout de papier.
  2. Pliez les papiers et déposez-les dans un contenant.
  3. Chaque élève retire un papier du contenant.
  4. Divisez les élèves en équipes de trois.
  5. Remettez une copie du gabarit à chaque équipe.
  6. Chaque équipe, discute et s'entend sur la voie que l'énergie solaire a empruntée pour se retrouver dans l'aliment choisi. Il n'est pas nécessaire que les élèves remplissent toutes les étapes de transformation figurant sur le gabarit, mais ils ne doivent en omettre aucune qui s'applique.
  7. Accordez un point pour chaque bonne étape de transformation de l'énergie. Enlevez un point pour chaque étape inexacte. L'équipe ayant le plus de points l'emporte.

Gabarit

Conseils pratiques

Il peut arriver qu'un même aliment revienne plusieurs fois. Par exemple, le lait est populaire et peut être tiré deux fois par la même équipe. Prévoyez une boîte contenant d'autres noms d'aliments pour remplacer les doubles.

De nombreux aliments contiennent plus d'un ingrédient. Dans ce cas, les élèves doivent choisir leur ingrédient principal.

Certains aliments ont une très courte filière énergétique, tels que les légumes, tandis que celle de la viande est plus longue parcours. Les élèves découvriront ce fait, car il leur permet de gagner davantage de points. C'est une bonne introduction à la pyramide énergétique de la chaîne alimentaire.

De la lumière du Soleil aux aliments (De quelle façon les plantes opèrent-elles cette transformation?)

Toutes les plantes vertes contiennent de la chlorophylle qui absorbe la lumière du Soleil. La chlorophylle est contenue dans de petits corps appelés chloroplastes. Les plantes utilisent l'énergie solaire absorbée par la chlorophylle pour activer un processus nommé photosynthèse.

Dans la photosynthèse, la plante utilise l'eau et le dioxyde de carbone pour créer des composés appelés hydrates de carbone.

Photosynthesis

Les plantes à fruits, telles que les tomates, emmagasinent les hydrates de carbone dans la partie charnue du fruit, de même que dans d'autres parties de la plante.

Sans lumière

  1. Divisez la classe en petites équipes.
  2. Donnez à chaque équipe une plante verte en pot, une feuille de papier aluminium, des ciseaux et des trombones.
  3. Les élèves coupent des morceaux de papier aluminium pour couvrir plusieurs feuilles de leur plante.
  4. Les élèves couvrent des feuilles de leur plante de papier aluminium maintenu en place par des trombones.
  5. Les élèves identifient leur plante et la placent près d'une fenêtre de la classe où elle sera exposée à beaucoup de lumière.
  6. Après une semaine, les élèves enlèvent les morceaux de papier et comparent l'apparence des deux groupes de feuilles.
  7. Expliquez les changements observés.
  8. Discutez de l'importance de la présence ou de l'absence de la pigmentation verte dans les feuilles.