NOTION DE PUISSANCE P (exprimée en watts, symbole W )

RESUME DE LA PARTIE 4 DE 1^ère HR : EQUIPEMENTS

NOTION D’ENERGIE

Il existe 3 unités d’énergie : le Joule (J), le kilowattheure (kW.h), la calorie (cal) qui n’est plus utilisée

Conversion : 1kW.h = 3600 kJ 1 cal = 4.18 J

Exercice 1 – Convertir : 5531 kJ en kW.h, 68 kW.h en J et 231 J en kW.h

– 5531 kJ en kW.h : on sait que 1 kWh =3600 kJ donc 5531 kJ équivaut à (5531 x 1) / 3600 = 1.54 kWh
– 68 kW.h en J : 68 kWh = 68 000 Wh, on sait que 1 Wh =3600 J
donc 68 000 J équivaut à (68 000 x 3600 = 244 800 000 Joules
– 231 J en kW.h : 231 J = 231/1000 kJ, on sait que 1 kWh = 3600 kJ
donc 0.231 kWh équivaut à 0.231 / 3600 = 6.42.10-5 kWh = 0.0000642 kWh

Il existe 6 formes d’énergie différentes : chimique, mécanique, électrique, rayonnante, thermique, nucléaire.

Exercice 2 : Attribuer à chaque source d’énergie la phrase correspondante :

-énergie des réactions chimiques = chimique
-énergie du noyau de l’atome = nucléaire
-énergie du courant électrique = électrique
-énergie des mouvements = mécanique
-énergie des rayons UV, X, gamma, ondes radio et TV = rayonnante
-énergie de l’agitation de l’atome = thermique

 NOTION DE RENDEMENT R

Des appareillages spécifiques appelés transducteurs, permettent de convertir une forme d’énergie en une d’autres formes. La forme d’énergie recherchée est l’énergie utile, les autres formes d’énergie sont appelées énergies parasites.

Exemple : un moteur automobile transforme l’énergie chimique du combustible (carburant) en énergie mécanique (énergie utile qui fait avancer le véhicule) et énergie thermique (énergie parasite sauf en hiver ! elle nous chauffe…).Le rendement (R) de la transformation est exprimé sur une échelle de 0 à 1 (0<R<1) sans unité :R = Energie utile / Energie consommée

Exercice 3 – un moteur automobile diesel transforme l’énergie chimique du gazole en énergie mécanique et énergie thermique 

le rendement de la transformation R = 0.2 soit 20% 1kg de gazole contient 11.9 kW.h d’énergie chimique. Combien d’énergie mécanique et d’énergie thermique obtient-on en consommant 1kg de gazole ? indiquer le résultat en kW.h et kJ R 0.2 soit 20%= Energie utile énergie mécanique / Energie consommée 11.9 E u = RxEc = 0.2×11.9 = 2.38 k.Wh donc l’énergie mécanique est de 2.38 k.Wh soit 2.38 x 3600 = 8568 kJ Energie parasites = E thermique représente 80% soit 11.9 – 2 .38 = 9.52 k.Wh soit 34272 kJ

NOTION DE PUISSANCE P (exprimée en watts, symbole W )

P = Energie utile/temps P en watts (W), E en Joules (J), temps en secondes (s) ou P en kW, E en kW.h, durée en heures (h)Equivalence d’unité : 1 W =1 J/s

Exercice 4 : Calculer l’énergie consommée par les appareils suivants (en kW.h et en kJ):

-première question de quoi dispose t’on ? de ce que l’on cherche Ec en kWh et en kJ, de la Puissance (P) de l’appareil et de la durée (t) de fonctionnement
-quelle formule que je connais contient ces 3 paramètres ? P = E / t (P en watts (W), E en Joules (J), temps en secondes (s) ou P en kW, E en kW.h, durée en heures (h))
-attention il y a encore plus simple la Puissance P est équivaut à tant de W ou kW consommés si on fait fonctionner l’appareil pendant 1 heure
– un congélateur de 230 W fonctionnant pendant 2 jours
on sait que le congélateur consomme 230 W si il fonctionne pendant 1 heure soit 230/1000 kW/h
donc si il fonctionne 2 jours soit 48 heures l’énergie consommée (Ec) sera de 48 x 0.230 / 1 = 11.04 kWh
ensuite, 1 kWh = 3600 kJ donc 11.04 kWh équivaut à 11.04 x 3600 = 39 744 kJ
– une ampoule de 60 W fonctionnent pendant 2 jours
Ec en kWh = P x t = 60/1000 x 48 = 2.88 kWh
En kJ 1 kWh = 3600 kJ donc 2.88 x 3600 = 10 368 kJ
– un four à micro-ondes de 1500 W fonctionnant pendant 2 min 30s
2 minutes 30 secondes : 1 heures = 60 minutes donc 2,5 minutes = 2.5 x 1 / 60 = 0.042 heure
Ec en kWh = P x t = 1500/1000 x 0.042 = 0.0625 kWh
En kJ 1 kWh = 3600 kJ donc 0.0625 x 3600 = 225 kJ

Exercice 5

Pour cuire un aliment, un four électrique de 4 kW consomme 21 600 kJ. Quelle est la durée de cette cuisson ?on sait que : P = E / t (P en watts (W), E en Joules (J), temps en secondes (s) ou P en kW, E en kW.h, durée en heures (h)) donc t = E/P
P est en kW, Ec = 21 600 kJ et on cherche t : il faut bien homogénéiser les unités : si on choisit d’exprimer t en heures il faut basculer Ec en kWh : Ec = 21600 kJ = 21 600 / 3600 = 6 kWh
Comme t = E/P = 6/4 = 1.5 heures soit 1 heures 30 minutes
Exercice 6 : La consommation d’une chaudière à gaz a été de 20 000 kW.h pour une saison.
– sa puissance moyenne de 18 kW. Pendant combien de temps a-t-elle fonctionné ?
Comme t = E/P = 20 000/ 18 = 1111 heures soit 1111/24 = 46.3 jours ( 0.3 jours = 7.2 heures = 7 heures 12 minutes)
= 46 jours 7 heures 12 minutes
– son rendement est de 85%. Quelle a été la chaleur dégagée dans le logement ? évaluer les pertes thermiques.
le rendement d’une machine est le rapport entre l’énergie utile (Eu) qu’elle fournit et l’énergie qu’elle absorbe ou consomme (Ea ou Ec) : R = Eu / Ea ou c
on dispose de R = 85 % = 85/100 = 0.85, Ec ou a = 20 000kWh
donc Eu = R x E a ou c = 0.85 x 20 000 = 17 000 kWh
perte thermique = Ec – Eu = 20 000 – 17 000 = 3 000 kWh ou 1-0.85 (R) = 0.15 x 20 000 = 3000 kWh de perte thermique