Bonjour j'ai cet exo a faire sur les transferts thermiques et je ne comprends pas bien (on n'a pas fait beaucoup d'exercices) et celui est compliqué donc si quelqu'un peut m'aider:
Les dimensions intérieures d'une cuve parallélépipédique sont les suivantes: largeur:20 cm, longueur:20 m, épaisseur: 2cm. ses parois sont isolés thermiquement, sauf l'une d'entre elles, de dimensions 20cm x 20 m. Cette paroi est exposée au soleil et revetue d'un plastique noir. Cela lui permet d'absorber le rayonnenment solaire, dont la puissance par unité de surface de la paroi est de 700W.m-². La cuve est emplie d'eau dont la température est de 20°C. L'eau a pour capacité thermique massique c = 4,18 kJ.°C-1.kg-1 et pour masse volumique [smb]rho[/smb = 10^3kg.m-3; On suppose que toute l'energie du rayonnement solaire est transmise à l'eau.
1. calculer la capacité thermique de la masse d'eau dans la cuve.
pour cet question j'ai d'abord calcul la masse m= 80 kg et ensuite C= m x c = 334,4
2. Calculer la puissance du rayonnement solaire absorb par la paroi.
3. EN déduire la durée d'exposition pour obtenir une température de l'eau égale à 32°C.
En fait cet cuve est une canalisation pour une pixcine l'eau entre à 20°C et on veut qu'elle sort à 32°C.
4. Avec toute l'energie recue par le rayonnement par la surface exposée au soleil quelle serait la masse d'eau dont on pourrait élever la température de 20°C à 32°C en 1 seconde ?
5. EN déduire en kg.s-1, puis en L.h-1 le débit de l'eau dans la canalisation.
Je sais que j'ai pas fait grand chose mais les questions dépendent les unes des autres on dirait donc voila si quelqu'un peut m'aider et expliquer je le remercie d'avance.

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dsl mon orid a planté donc j'ai pas voulu faire de multipost dsl encore merci !

*** message déplacé ***

Bonjour,

La masse d'eau est correcte m = 80 kg
Il faut mettre l'unité à C

merci d'avoir répondu. Euh oui j'ai oublié dsl je crois que C est égale à 334,4 J ?

Si tu ne retenais qu'une seule chose de cet exercice...

Tu multiplies une masse en kilogramme(s) par la capacité thermique massique en kilojoules par degré Celsius et par kilogramme

Les notations sont encore plus précises que le langage qui peut être ambigu :

kg * kJ.°C^-1.kg^-1 ou

Quelle est l'unité résultante ?

euh kG.kJ-1.°C-1  ? je m'emmele toujours dans les unités

Je te promets que le jour où tu ne t'emmêleras plus dans les unités tu auras fait un vrai progrès en physique. J'espère que ce jour est arrivé !

J'ai écrit de deux manières. La deuxième n'est pas classique mais est j'espère plus parlante.
Simplifie cette expression exactement comme tu le ferais en algèbre. Il y a des kg au numérateur et des kg au dénominateur. Que reste-t-il ?

OUI en fait j'ai fait une erreur en haut dsl kJ.°C-1 ?

Oui !

"kilojoules par degré Celsius" ou kJ.°C^-1

Donc la capacité thermique de la masse d'eau dans la cuve est bien 334,4 kJ.°C^-1

Deuxième question ? (tu devines facilement que je vais "t'embêter" avec les unités...)

Merci. Ben c'est a partir de la que je coince j'ai vraiment du mal avec cet lecon donc je suppose qu'il faut utiliser la puissance du rayonnement par unité de surface 700W.m-1 et peut etre les dimensions de la paroi ?

Tu dévines ma réponse ? Regarde les unités !

Une puissance ce sont des watts (symbole W)
La puissance surfacique ou puissance par unité de surface ce sont des watts par mètre carré ou W.m^-2 ou W/m²
Une surface ce sont des m²

Quelle équation vas-tu pouvoir écrire qui respecte les unités ?
D'autre part tu réalises facilement que la puissance recueillie sera proportionnelle à la puissance surfacique et à la surface (plus le rayonnement est important et plus ça chauffe) (plus la surface de capture du rayonnement est grande et plus ça chauffe)

Tu nous dis ?

euh alors déja la surface de la paroi elle est égale a quoi ?

donc c'est égale a 20m x 20cm ? donc 700 x S ?

C'est cela mais ce serait mieux en faisant quelques phrases...

La surface est S = 20 * 0,2 = 4 m²

La puissance absorbée par la paroi est P = Ps * S = 700 * 4 = 2 800 W

vérification avec les unités (à faire toujours !)
Ps : puissance surfacique en W.m^-2
S : surface en m²

W.m^-2 * m² = W

ok merci je pense que avec les unités maintenant je comprends mieux ; pour la 3eme question pour déduire la durée d'exposition la temperature de l'eau est a 20°C et on veut qu'elle soit a 32°C donc il faut trouver combien de temps ca va prendre pour atteindre 32°C .  C'est peut etre une question de logique mais je vois pas comment on peut déduire cela de ce qu'on a fait avant merci (je suis un peu lente a comprendre )

Réponse... utilise les unités ! (je t'avais prévenue )

1 W = 1 joule / seconde = 1 J.s^-1

La puissance (en watts) mesure la vitesse de transfert de l'énergie (en joules) et donc
puissance = énergie / durée

Des joules (ou des kilojoules), des watts... il doit être possible d'en déduire une durée (des secondes). Je te laisse chercher (et trouver j'espère !)

Ok merci pour cet aide !

Tu peux poster tes résultats...

Tu vas peut etre rire mais la je vois pas quelle relation il peut avoir pour trouver la durée a part t = d/v mais seulement il n'y a pas de vitesse donc ca bloque et peut etre qu'il faut calculer l'energie pour ensuite avoir durée = puissance/énergie ? mais bon je sais pas ...

Durée = puissance / énergie

Donc... il faut calculer l'énergie...

Voilà que je me laisse influencer !

durée = énergie / puissance !

Non sur mon cahier j'avais bien écrit dsl ! ben maintenant il faut calculer l'energie mais bon quelle energie ? (j'ai vraiment un gros probleme avec cette lecon c'est sur ) Merci

Regarde les unités...

L'énergie s'exprime en joules (kilojoules, etc.)
Quand de l'eau est chauffée de l'énergie lui a été communiquée. D'autant plus d'énergie que la masse d'eau est grande et que l'élévation de température est importante...

Bon si 1W=1J.s-1 donc 2800W= 2800J.s-1 alors ? mais je trouve bizarre parce que la durée sera égale à 1 donc voila ! mais ca doit pas etre bon puisque je vois pas la relation avec les unités dsl mais merci

Il y a 80 kg d'eau à chauffer de 20 °C à 32 °C

Quelle est la quantité d'énergie nécessaire pour cela ?

Je suis vraiment dsl mais je comprends pas déja on n'a pas la quantité d'energie pour l'eau à 20°C en fait c'est a cause de ca que je bloque dessus je comprends pas ce qu'on me demande dsl

Pour chauffer l'eau il faut de l'énergie

Tu as su calculer qu'il faut 334,4 kilojoules pour élever de 1 °C la température des 80 kg d'eau

Quelle énergie pour élever la température de 12 °C ?

en fait pour te dire la vérité j'avais pas compris que j'avais calculé l'energie pour 1°C donc si j'ai bien compris pour 12°C il faut multiplier par 12 l'energie pour 1°C ? (pas sur du tout )

Tu vois les unités (j'insiste très lourdement, je sais...)

334,4 kJ/°C cela veut dire 334,4 kilojoules pour chaque degré Celsius

Bien sûr pour 12 °C il en faut 12 fois plus

et remarque les unités ( ) : kJ.°C^-1 * °C = kJ

Tu ne trouves pas que c'est simple la physique avec ce point de vue là ?

Ah ben en fait comme je ne comprends rien en physique la c'est un peu mieux merci donc je fais ce calcul et je trouve... E= 4012,8 kJ (sauf erreur de calcul) et donc quand je calcule la durée ca donne t=E/P t= 1,43 s mais je trouve mo resultat bizarre surement un probléme d'unité !   

Bien sûr un problème d'unités (mais je constate, je suis sérieux, que ça s'améliore)

E = 4012,8 kJ (c'est bon) = 4 012 800 joules

Et un watt = un joule / une seconde

Donc, nouvelle durée... (en secondes et pour information en minutes) ?

Bien c'est une bonne nouvelle alors ! Alors j trouve t= 1433 s et en minutes ca donne 23 minutes non ? merci

C'est cela.

1 433 secondes soit 23 minutes et 53 secondes, presque 24 minutes

Alors c'est le moment d'utiliser la proportionnalité pour les deux dernières questions.

En 1 433 secondes on élève de 12°C la température de 80 kg d'eau
En une seconde...

Alors en 1433 secondes on éleve 12°C alors en 1 seconde on éléve 0,008°C ?

C'est exact ! mais ce n'est pas la question

Ah ok ! ben alors c'est en 1433 secondes il s'eleve 80kg d'eau alors en 1 seconde il s'eleve 0,05 kg ?

Oui, en une seconde ce panneau solaire peut élever de 12 °C la température de 0,056 kg d'eau

Donc maintenant la dernière question devrait être facile...
Quel débit d'eau par seconde et quel débit d'eau par heure (une heure = 3 600 secondes n'est-ce pas)

Ah ! le débit d'eau ca veut dire quoi en fait ? la vitesse ? merci

Le débit (ici un débit en masse) c'est la masse d'eau qui passe par seconde

ou encore pour la fin de la question : débit en volume, le volume d'eau qui passe par heure en un point donné de la canalisation.

Cette question est vraiment facile après tout ce que tu as fait

Ben c'est bizarre parce que je ne comprends pas la. La masse d'eau est de 80 kg , 3600 secondes et il faut trouver quoi en fait ? merci

L'eau circule. Elle entre à 20 °C et on veut qu'elle sorte à 32 °C
Ceci n'est possible que si elle circule avec le bon débit

Si le débit est trop fort elle n'a pas le temps de chauffer jusque 32 °C
Si le débit est trop faible elle chauffera à plus de 32 °C

Tu as déjà une partie de la réponse en comprenant la question précédente !

Je sais pas pourquoi mais je bloque dsl ! mais merci

Tu as vu à la question précédente que ce panneau est capable de chauffer 0,056 kg d'eau de 20 °C à 32 °C en 1 seconde. C'est la réponse

Si l'eau circule plus vite elle est moins chauffée et inversement

Donc le débit est de 0,056 kg.s^-1 dans la canalisation

Et cela fait combien de litres par heure ?

Ah c'etait encore une question d'unité ! euh le debit en 1heure est 201,6 kg.h-& ... ?

Oui, mais le débit horaire est demandé en litre par heure.
Comme 1 kg = 1 litre pour l'eau (environ, mais pour une piscine ça ira), le débit est de
0,056 kg.s^-1
ou
201 L.h^-1 (201 litres par heure)

AH merci beaucoup de m'avoir aidé et dorénavant je ferais plus attention aux unités ! merci

Je t'en prie
A une prochaine fois !