Bonjour, je suis élève en 1ere et je rencontre quelques petits problèmes avec un exercice de physique:
Les dimensions intérieures d'une cuve parallélépipédique sont les suivantes: largeur 20 cm, hauteur 2,0 cm et longueur 20 m. Ses parois sont isolées thermiquement, sauf la paroi supérieur de dimensions 20cm*20cm. Cette paroi est exposée au Soleil et revêtue d'un plastique noir. Cela lui permet d'absorber au mieux le rayonnement solaire, dont la puissance par unité de surface est de 700 W.m^-2 . La cuve est remplie d'eau, dont la température est de 20°C. L'eau a pour capacité thermique massique c=4,18kJ.kg^-1 et pour masse volumique ro=10^3 kg*m^-3 . On suppose que toute l'énergie du rayonnement solaire est transmise à l'eau.
1. Calculer la capacité thermique C=mc de la masse m d'eau dans la cuve.
2. Calculer la puissance du rayonnement solaire absorbé par la paroi.
3. En déduire la durée d'exposition nécessaire pour obtenir une température d'eau égale à 32 °C.
La cuve modélise une canalisation exposée au soleil, où circule l'eau d'une piscine que l'on désire réchauffer. L'eau y entre à 20°C et on souhaite qu'elle en sorte a 32°C.
4. Quelle serait la masse d'eau dont on pourrait élever la température de 20°C à 32°C en 1 s , grâce à toute l'énergie reçue par un rayonnement par la surface exposée au Soleil ?
5. En déduire en kg.s^-1 , puis en L.h^-1 le débit de l'eau dans la canalisation.
Je suis complétement perdue, aidez moi svp.
Merci d'avance
Volume d'eau : 0,2 * 0,02 * 20 = 0,08 m³
masse de cette eau : 80 kg
Energie thermique nécessaire pour élever la température de 0,08 m³ d'eau de 32-20 = 12°C
E = 4180*80*12 = 4 012 800 J
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Aire de la paroie présentée au soleil : 20 * 0,2 = 4 m²
Puissance du rayonnement solaire absorbée par la paroie : 4 * 700 = 2800 W
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Temps d'exposition nécessaire = 4012800/2800 = 1433 s
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masse d'eau dont on pourrait élever la température de 20°C à 32°C en 1 s:
80/1433 = 0,056 kg
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débit massique d'eau dans la canalisation : 0,056 kg/s
débit d'eau dans la canalisation : 0,056 L/s, soit 201 L/h
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Sauf distraction, vérifie.
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