DS. N° 06 |
Transformations physiques |
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Le fer peut être obtenu à partir de ferrailles de récupération. Celles-ci sont acheminées jusqu’à un four électrique pouvant contenir 160 tonnes ferrailles. On obtient du fer liquide, prêt à être coulé, refroidi et découpé en blocs. 1.
Fusion du fer : a.
Écrire l’équation de la fusion du fer Fe. b.
Calculer l’énergie Q2
transféré lors du changement d’état du fer. 2.
Énergie électrique : a.
Calculer, en kWh, l’énergie à fournir au four
électrique pour réaliser cette
opération. b.
Comparer la valeur calculée à la question
2.a. à la consommation électrique d’une habitation évaluée
à 43 kWh / jour.
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θfus (fer) = 1535 ° C
-
Énergie nécessaire pour que 160 tonnes de
fer passent de 20 ° C à 1535 ° C, sans changement d’état : Q1 = 1,1 × 1011
J.
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Énergie massique
de fusion du fer : Lf = 270 kJ . kg–1.
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1 Wh = 3600 J |
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θfus (fer) = 1535 ° C
-
Énergie nécessaire pour que 160 tonnes de
fer passent de 20 ° C à 1535 ° C, sans changement d’état : Q1 = 1,1 × 1011
J.
-
Énergie massique
de fusion du fer : Lf = 270 kJ . kg–1.
-
1 Wh = 3600 J 1.
Fusion du fer : a.
Équation de la fusion du fer Fe :
-
La fusion du fer peut être modélisée par
l’équation suivante : Fe (s)
→ Fe
(ℓ)
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Q2
= m . Lf
-
Q2
= 160 × 103 × 270
-
Q2
≈ 4,32 × 107 kJ 2.
Énergie électrique : a.
Énergie, en kWh à fournir au four électrique
pour réaliser cette
opération. - Énergie nécessaire pour faire passer 160 t de fer de 20 ° C à 1535 ° C, puis pour réaliser la fusion des 160 t de fer :
-
Q
= Q1 + Q2
-
Q
≈ 1,1 × 1011 + 4,32 × 107 × 103
-
Q
≈ 1,53 × 1011 J
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Or 1 Wh = 3600 J
-
Énergie
E en Wh et kWh :
-
b.
Comparaison à la consommation électrique d’une
habitation : - Consommation électrique d’une habitation : - Eh =
43 kWh / jour.
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Étude du rapport :
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- L’énergie à fournir au four électrique pour réaliser cette opération correspond à la consommation énergétique
pendant 988 jours d’une habitation.
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