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Energie mise en jeu dans un circuit
Salut ..Pouvez vous m'aider svp
On dispose d'une source de tension délivrant une tension constante de 220V .
A)On alimente à l'aide de la source un chauffe eau de capacité 150L et de tension nominal 220V et consommant une puissance électrique moyenne de 1.8KW (Kilowatt)
1)Calculer l'intensité du courant lorsque le chauffe eau fonctionne sous sa tension nominal
2)Pendant 6h de fonctionnement la température de l'eau s'élève à 50°C .Calculer pendant cet durée la quantité de chaleur transféré à l'eau.
3)Quel est le rendement du chauffe eau ?
B)On alimente maintenant à l'aide de la même source de tension, une cafetière consommant une puissance électrique moyenne de 800W et contenant une masse d'eau m=500g dans laquelle on plonge une résistance chauffante .Le réservoir constituant la cafetière a une masse de 100g et une capacité thermique massique c=850J/kg.°C .Par ailleurs les pertes thermiques lors du chauffage sont évalués à 30% de l'énergie électrique reçue.
4)Calculer l'intensité du courant lorsque la cafetière fonctionne en régime normal sous la tension de 220V
5)Calculer la durée de chauffage nécessaire pour élever la température des 500g d'eau de 62°C
6)Déterminer le rendement de la cafetière
7)Quelle est la valeur de la résistance chauffante dans les conditions de la question 5).On donne ceau=4180J/Kg.°C
Bonsoir,
Pour recevoir de l'aide il te faut d'abord commencer, conformément au règlement de ce forum, par indiquer ce que tu as déjà fait ou bien poser des questions précises sur ce qui te bloque.
Question 1 :
Les données pour cette question sont fournies l'une avec 2 chiffres significatifs, l'autre avec 3 chiffres significatifs.
On rendra donc le résultat avec 2 chiffres significatifs :
I = P / U = 1800 / 220 = ............ A
Question 2 :
La quantité de chaleur transférée à l'eau dépend :
- De la masse de l'eau (fournie par l'énoncé)
- De la capacité thermique massique de l'eau (également fournie par l'énoncé )
- De l'élévation de température de l'eau (fournie elle aussi par l'énoncé)
selon une relation que je t'invite à retrouver dans ton cours ( ou ailleurs ... )
Donc c'est 8.18 Ampere
2)Qt=mc
Avec m=1Kg/L×150L=150Kg =50°C ;ceau=4180J.Kg.C
Q=150×4180×50=31350000J
Pour le rendement :On doit calculer d'abord Qfournie par la relation Ereçu=Qfournie =UIt =220×8.18×(6×3600)=38871360J
Après on fait le rapport de :31350000/38871360=0.8
Question 1 :
I = 8,18A
OK
Question 2 :
Q = 150 * 4180 * 50 = 31350000 J ≈ 3,13.107 J
Le résultat doit être correctement arrondi, mais la valeur non arrondie doit être conservée afin d'être utilisée dans les calculs ultérieurs.
Question 3 :
Qf = P * Δt
ρ = Q / Qf = Q / (P * Δt ) = 31350000 / ( 1800 * (6 * 3600) ) = 0,8063 ≈ 0,81
Question 4 :
Compliqué ?
Le calcul de l'intensité du courant se mène de la même manière que ce soit dans le cas du chauffe-eau que dans celui de la cafetière.
Question 5 :
La question n'est pas très bien posée.
Je la reformulerai ainsi :
"Calculer la durée de chauffage nécessaire pour élever la température du réservoir de la cafetière et des 500g d'eau qu'il contient de 62°C "
Tu peux calculer la quantité de chaleur Q nécessaire à cette opération sans oublier d'y inclure les pertes thermiques.
Cela fait on obtient le résultat cherché en appliquant la définition de la puissance : P = Q / Δt
Tu peux dans un premier temps calculer l'énergie utile pour chauffer l'eau et le réservoir puis ajouter 30% de cette énergie utile pour tenir compte des pertes thermiques et obtenir ainsi l'énergie à fournir.
Energie à fournir = Energie utile + pertes thermiques.
Pertes thermiques = 30% ( Energie utile )
On va décomposer pas à pas :
a) Soit q1 l'énergie à fournir pour élever la température meau =500g d'eau de Δθ = 62°C
q1 = ..............................
Je te laisse proposer une réponse avant de passer à la suite.
Parfait !
b) Soit q2 l'énergie à fournir pour élever la température mres = 100g du réservoir de Δθ = 62°C
q2 = ..............................
Je te laisse proposer une réponse avant de passer à la suite.
Non plutôt
0.1×850×62=5270
Disons q2 = 5270 J car ton résultat rendu sans unité n'a guère de valeur.
Continuons :
c) Soit q l'énergie à fournir pour élever la température de l'eau et du réservoir de 62°C
q = ........................... J
En tenant compte des pertes thermiques on aura q=q1+30×q2/100
Non. On s'occupera des pertes thermiques en temps utile.
Merci de suivre le plan proposé.
c) Soit q l'énergie à fournir pour élever la température de l'eau et du réservoir de 62°C
q = ........................... J
Parfait !
d) Les pertes thermiques qth représentent 30% de q donc 30% de 134850J
Donc qth = ............................ J
e) Soit Q L'énergie fournie à l'ensemble {eau + cafetière } en tenant compte des pertes thermiques
Donc Q = ................................ J
Etape d) :
On obtient en effet : qth = (30/100) * 134850 = 40455 J
Les parenthèses sont obligatoires.
Etape e) :
Soit Q L'énergie fournie à l'ensemble {eau + cafetière } en tenant compte des pertes thermiques
Donc Q = q + qth = .............................. J
Exact !
Dernière étape ( pour cette question )
f) Quelle est la durée du chauffage nécessaire pour produire ces 175305J qui serviront à élever la température de l'eau (et de la cafetière) ?
Oui.
On aurait pu condenser les 8 étapes en une seule :
Δt =( 1,3 * (meau * Ceau + mres* Cres) * Δθ ) / P
AN :
Δt =( 1,3 * (0,5 * 4180 + 0,1* 850) * 62 ) / 800 = 219s
Daccord. Pour le rendement de la cafetière c'est la quantité de chaleur utile ou énergie utile /l'énergie thermique ?
Non.
Avant de chercher la solution d'un exercice il est indispensable de connaître le cours.
Donc (Re)voir le cours sur la notion de rendement
Le cours n'a rien dit sur ça à part que c'est le rapport entre la quantité de chaleur reçu et celui fourni
Donc le rapport entre " q " ( reçue par l'eau et la cafetière ) et " Q " ( fournie par la source de chaleur )
Question 6 :
" Oui c'est ça" n'est pas la bonne réponse.
Question 7 :
La résistance est une grandeur électrique dont il te faut calculer la valeur.
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