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Devoir maison : enseignement scientifique physique terminale

Posté par
Kellyn2468
23-12-20 à 20:07

Bonjour à tous !
J'ai un petit exercice à faire en enseignement scientifique de physique chimie en terminale .
Voici l'intitulé du problème en image ci joint .

Questions
On s'intéresse à une station de pompage destinée à une population du Sahel malien et dont les besoins en eau s'élèvent à V = 40 m3 par jour pendant le mois de janvier où les précipitations sont faibles. Pour assurer un bon débit de distribution, les 40 m3 d'eau quotidiens doivent être élevés à la hauteur H = 50 m par le moteur d'une pompe qui fonctionne en continu durant les six heures les plus ensoleillées de la journée.
1. Dresser un schéma de la chaine énergétique mise en œuvre dans cette installation.
2. Pour cette installation de pompage solaire, on souhaite utiliser un matériau semi-conducteur dont la
longueur d'onde de coupure est λC = 1110 nm.
a) Calculer en électronvolt (eV) l'énergie radiative transportée par un photon de longueur d'onde
λC = 1110 nm (1nm=10-9 m).
b) Montrer que le choix doit se porter favorablement sur la cellule en silicium polycristallin
3. Calculer l'énergie nécessaire pour élever 40,0 m3 d'eau d'une hauteur de 50 m avec ce type de panneaux.
4. Calculer l'énergie lumineuse à fournir à l'installation pour réaliser cette tâche.
5. Pour le mois de janvier, la puissance surfacique radiative moyenne du soleil est estimée à 850 W.m-2.
Calculer la surface totale des panneaux solaires permettant de satisfaire aux besoins en eau de cette population.
J'ai vraiment besoin d'aide je ne comprend pas vraiment ce que je dois faire si quelqu'un pourrait m'aider je lui en serais reconnaissante !  😊 merci 😊

Devoir maison : enseignement scientifique physique terminale

Devoir maison : enseignement scientifique physique terminale

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 23-12-20 à 23:27

Hello

Citation :
je ne comprend pas vraiment ce que je dois faire


Sur le principe, un DM consiste à répondre à des questions par la conduite de raisonnements et la résolution d'équations qui en découlent.
Un des prérequis est un minimum de maitrise du cours.

Nous sommes là pour t'aider à comprendre le cours, t'aider à bâtir des raisonnements, résoudre les équations ... mais pas faire à ta place.

Ceci étant posé: peux tu nous expliquer ce que tu ne comprends pas dans la première question? As tu réfléchi un moment à ce qui permettait à l'eau d'atteindre le réservoir?

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 24-12-20 à 13:34

Bonjour ,
Pour la question 1 je ne sais pas comment représenter cela je sais qu'il y'a un système de pompe mais rien d'autre .
Pour la question 2 a j'ai trouvé 1,119 eV
Pour la question 3 je ne comprends pas comment m'y prendre car je ne connais pas E (l'énergie ) et p (c'est la masse volumique en m3 )
Pour la question 2b je ne sais pas vraiment comment m'y prendre car le rendement global est moindre contrairement au autre donc pourquoi choisir une cellule en silicium polycristallin .

Pour le reste je ne comprends pas ...

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 24-12-20 à 13:35

Car pour pouvoir répondre à la question 4 et 5 je dois déjà trouver la question 3 😬 .

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 25-12-20 à 08:02

Hello

Pour la question 1/ la schématisation de la chaine énergétique consiste à identifier:

-  les différentes formes d'énergie mises en jeu
-  les convertisseur d'énergie faisant passer successivement l'énergie d'une forme à une autre

En respectant la règle: total energie entrante = totale energie sortante, ce qui revient à représenter la "dissipation d'énergie" (ex: frottements, effets, joule, ...)

Pour la question 3/ son objet est justement de calculer l'énergie E à partir du document 2, quant à la masse volumique de l'eau, je t'engage à rechercher sa valeur usuelle (ex: wikipedia) et à la mémoriser, c'est une des bases du système métrique

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 25-12-20 à 13:30

Bonjour ,
Question 1
J'ai à peu près compris en claire :
Énergie lumineuse (solaire ) —-> cellules photovoltaïques —-> énergie électrique
Il y'a des pertes

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 25-12-20 à 13:46

Pour la question 3
J'ai trouvé la masse volumique de l'eau ( c'est 997kg/m3 ) du coup je n'ai pas à réaliser de conversion ?

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 25-12-20 à 13:53

Pour la question 3 j'ai trouvé un résultat qui me paraît peu cohérent : 19541200 J ?
Puis pour la question 2b je ne comprends pas vraiment  pourquoi le choix doit se porter favorablement sur la cellule photovoltaïque ?
Et la question 4 et 5 ne ne vois pas comment réaliser le calcul car pour réaliser la cinq il me faut d'abord comprendre la 4 ....

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 25-12-20 à 14:54

il me semble qu'y est une erreur dans l'énoncé il s'agit de kg /m3 pour p et non m3 comme inscrit sur le document 2

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 25-12-20 à 17:38

Tu peux considérer la masse volumique de l'eau égale à 1 kg/l (soit 1000 kg/m3)

Pourquoi considères tu que le résultat que tu obtient est incohérent. Il me semble plutôt pas mal

Pour la question 2b, rapproche l'énergie que tu as calculé pour un photon à la longue d'onde de coupure des documents 4 et 5

Tu as calculé l'energie nécessaire pour élever 40 m3 d'eau de 50 m. Le document 5 te donne, le rendement de l'installation pour le type de cellule retenu.

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 26-12-20 à 12:27

D'accord je comprends mieux !

Juste pour la question 1 ce que j'ai proposé est il juste ?
Puis pour la question 2b je pense avoir compris vu que j'ai trouver que Ephoton est de 1,119 c'est donc proche de 1,12 mais pour départager je dois peut être calculer le rendement.

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 26-12-20 à 15:48

Ok pour 2b,

Pour 1, il manque la conversion energie électrique -> energie mécanique assurée par la pompe

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 26-12-20 à 20:40

D'accord ! Mais ,pour la question 4 je ne vois absolument pas comment calculer l'énergie lumineuse je voulais utiliser la formule donné dans le document 2 mais cela reviens à refaire ce que j'ai fais pour la question 3 😬

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 26-12-20 à 21:25

L'énoncé dit 2 choses, concernant cette question 4/:

1/ "les besoins en eau s'élèvent à V = 40 m3 par jour pendant le mois de janvier"
2/" Pour le mois de janvier, la puissance surfacique radiative moyenne du soleil est estimée à 850 W.m-2"

A toi?

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 26-12-20 à 23:17

Je pense que je dois donc faire le calcul suivant :
40 fois 850 fois 30 (jours ) = 1 020 000 J

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 07:33

Excuse moi les 2 informations de l'énoncé concernaient la question 5/

Concernant la 4/: tu as calculé l'énergie qui permet au 40 m3 de monter de 50 m. Et tu connais le rendement énergétique total de l'installation, donc ...

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 13:47

Je pense alors :
À faire : 5,2 % fois 19541200 J = 101 614 240 J

Posté par
gbm Webmaster
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 14:57

Bonjour à vous deux,

@ Kellyn2468 : ça ne te dérange pas de poster le même exercice à plusieurs endroits ?

Ce n'est pas très correct pour ceux qui te consacrent du temps bénévolement, tu en conviendras ...

attentionextrait de c_faq la FAQ du forum :

Q03 - Pourquoi ne faut-il pas faire du ''multi-post'' ?



En conséquence, je te demanderai donc d'aller sur le site SOS physique et de leur préciser que tu reçois déjà de l'aide chez nous, sinon, je verrouillerai ce sujet ici pour de bon ...

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 15:11

La définition rendement r t'est donné en document 3 (affligeant d'ailleurs)

19,5 kJ c'est l'énergie UTILE (celle qui sert à monter l'eau)

Donc l'énergie FOURNIE vaut?

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 15:43

dirac @ 27-12-2020 à 15:11

La définition rendement r t'est donné en document 3 (affligeant d'ailleurs)

19,5 kJ c'est l'énergie UTILE (celle qui sert à monter l'eau)

Donc l'énergie FOURNIE vaut?
je ne comprend pas cela est pour répondre à quel question .... je ne vois pas vraiment le rapport avce la question posé .

__________________

***15h46: Sujet verrouillé jusqu'à ce que ma demande soit satisfaite (cf. message du 27-12-20 à 14:57 ; tu me feras un signalement tout en bas de la page dès que ce sera fait)***

***Pour prendre connaissance d'une réponse à une alerte, aller dans "mon espace membre" puis "mes alertes modérateurs" ***

***19h09 : le message a bien été posté sur l'autre forum, l'échange peut donc reprendre => verrou levé***

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 20:49

Super ! Donc je disais que je ne comprenais pas vraiment cela est pour qu'elle question ?  

dirac @ 27-12-2020 à 15:11

La définition rendement r t'est donné en document 3 (affligeant d'ailleurs)

19,5 kJ c'est l'énergie UTILE (celle qui sert à monter l'eau)

Donc l'énergie FOURNIE vaut?

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 21:23

Donc en appelant E_f  l'énergie fournie et  E_u  l'énergie utile

nous savons que  r = \frac{E_u}{E_f}

On nous donne  r = 5,2  \%
Nous avons calculé  E_u = 19,5 kJ

Combien vaut   E_f  ?

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 27-12-20 à 23:12

Ef = Eufois r soit 1,014 J

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 07:14

Allez, fais un effort  ...

Si    r = \frac{E_u}{E_f}     alors     E_f = ???

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 12:34

Ef= 19,5 divisé par 5,2% = 375 kJ ??

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 12:35

Soit : Eu:r

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 12:35

= ef

Kellyn2468 @ 28-12-2020 à 12:35

Soit : Eu:r

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 19:27

Super, donc   E_f \approx 375 kJ  

J'ai hâte de lire la suite ...

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 21:15

Super ! Mais je n'ai pas compris quelque chose pourquoi 19541200 J = 19,5 kJ
Pourtant il me semble qu'il faut multiplier par 10-3 donc  cela donne 19541,200 kJ et non 19,5kJ comme vous l'avez dit plus haut .

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 22:16

Tu as raison, à force de paralléliser les sujets, je fatigue et ne prends pas le temps de mémoriser les énoncés

La masse d'eau correspondant à  40 m3, donc 40 000 kg et non pas 40 kg

Eu = 19,5 MJ

Et donc

Ef = 375 MJ

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 28-12-20 à 22:21

Pas de soucis ! Je comprends totalement .
Par contre je ne comprend absolument pas la question 5 , je comprends la question mais je ne vois absolument pas comment trouver la surface totale des panneaux puis dans les questions précédente on ne me parle a aucun moment de W ...

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 12:05

On lit dans l'énoncé que, pour le mois de janvier:

- le besoin quotidien de la population est de 40 m3
- la puissance surfacique radiative moyenne est de 850 W.m-2
- la pompe fonctionne en continu 6 heures par jour

Tu as calculé que l'énergie radiative nécessaire était, quotidiennement donc, de 375 MJ

Tu vas donc:

- dans un 1er temps calculer l'énergie radiative pour 1 m2 ( = puissance x temps)
- dans un 2nd calculer la surface nécessaire ( = energie nécessaire / energie fournie par 1 m2)

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 12:53

D'accord :
Donc énergie radiative /m2 = 850 (la puissance radiative ) fois 6 fois 60 (=6h) =
306000 W/m2

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 12:56

Ensuite énergie nécessaire / énergie fournie :
375 / 306000 = 0,00122 MJ /m2

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 19:20

Des Joules, ce sont des Watts fois des secondes

Donc par jour l'énergie radiative moyenne par mètre carré est

850 x 6 x 60 x 60

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 19:21

D'accord donc :
18 360 000 W/m2

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 19:23

énergie nécessaire / énergie fournie :
375 / 18 360 000 = 2,04 fois 10 -5MJ /m2

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 19:52

Citation :
D'accord donc :
18 360 000 W/m2


   il ne s'agit plus de watt par m2 (puissance surfacique) mais de JOULES par m2:  energie quotidienne reçue par 1 m2 de panneau photovoltaïque

Citation :
énergie nécessaire / énergie fournie :
375 / 18 360 000 = 2,04 fois 10 -5MJ /m2


Je te rappelle que nous cherchons une SURFACE  et non pas des MJ / m2
Par ailleurs soit nous mesurons l'énergie en JOULES soit en MEGA JOULES mais il ne faut pas mixer les deux

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 20:28

375000000/ 18360000= 20,42 J/m2

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 20:38

Et donc la surface nécessaire est 20,42 J/m2  ?

C'est la première fois que je vois une surface exprimée en J/m2

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 20:48

il s'agit de l'énergie quotidienne reçu par un 1 m2 de panneau photovoltaïque .

dirac @ 29-12-2020 à 20:38

Et donc la surface nécessaire est 20,42 J/m2  ?

C'est la première fois que je vois une surface exprimée en J/m2

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 20:49

Ah je vois j'ai fais une erreur il s'agit de 20,42  J et non pas de MJ par m2

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 29-12-20 à 20:50

Mais une surface c'est en m2 j'ai fais une erreur ....

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 07:21


Energie nécessaire = 375 MJ

Energie (surfacique) fournie = 18,4 MJ.m-2

"des mega joules divisés par des maga joules par mètre carré" ça donne des ???

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 12:09

dirac @ 30-12-2020 à 07:21


Energie nécessaire = 375 MJ

Energie (surfacique) fournie = 18,4 MJ.m-2

"des mega joules divisés par des maga joules par mètre carré" ça donne des ???

Des mégas joules par m2.
Donc on a 375 divisé par 18,4= 20,42 mj.m2.

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 13:45

Eh ben ... on a encore un peu de boulot ...

Si j'ai 376 euros pour acheter du ciment à 18,5 euros/kg  

quand je fais    376 / 18,5 = 20,3

Que represente 20,3 ?

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 14:16

20,3 kg de ciment

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 19:42



Si j'ai 376 euros pour acheter du ciment à 18,5 euros/kg  

quand je fais    376 / 18,5 = 20,3  je compte des kg

Si j'ai 367 MJ énergie à fournir via des panneaux fournissant 18,5 MJ/m2

quand je fais 376/18,5 = 20,3 je compte des ....

Si te me réponds kg je te répondrai que j'aime ton sens de l'humour
Si tu me réponds MJ/m2, je m'arrache les qlq cheveux qui me restent depuis le début de ce sujet

Posté par
Kellyn2468
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 20:08

dirac @ 30-12-2020 à 19:42



Si j'ai 376 euros pour acheter du ciment à 18,5 euros/kg  

quand je fais    376 / 18,5 = 20,3  je compte des kg

Si j'ai 367 MJ énergie à fournir via des panneaux fournissant 18,5 MJ/m2

quand je fais 376/18,5 = 20,3 je compte des ....

Si te me réponds kg je te répondrai que j'aime ton sens de l'humour
Si tu me réponds MJ/m2, je m'arrache les qlq cheveux qui me restent depuis le début de ce sujet

20,3 m2

Posté par
dirac
re : Devoir maison : enseignement scientifique physique terminal 30-12-20 à 20:59

Tu es trop fort(e)

Maintenant, tu relis l'historique du message, tu t'efforce de tout comprendre. Tu éteins ton ordinateur et tu refais ton DM par toi même. On est d'accord?

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