Parle-t-on de puissance ou d’énergie dans chacune des phrases suivantes ?

1)- Les petites voitures électriques ont des moteurs de 3,5 à 4,0 kW.

2)- Un constructeur franco-japonais équipera ses véhicules électriques de batteries de 24 kW.h.

3)- Vaporiser un kilogramme d’eau requiert environ 340 kJ.

1)- Phrase 1 :

-     Petites voitures électriques ont des moteurs de 3,5 à 4,0 kW :

-   Ici, on donne la puissance de la voiture.

-   Le watt (W) est une unité de puissance.

2)- Phrase 2 :

-     Batteries de 24 kW.h :

-     Dans le cas présent, on donne l’énergie que peut délivrer la batterie.

-     Équivalence : 1 kW.h = 3600 J

-     La batterie peut délivrer une puissance P = 24 kW pendant une heure.

-     E = P. Δt.

3)- Phrase 3 :

-     Vaporisation de l’eau :

-     On donne, en kJ, l’énergie nécessaire à la vaporisation de 1 kg d’eau.

1)- Expression de l’énergie E consommée par un appareil de puissance P pendant une durée Δt :

-     E = P. Δt 

2)- Puissance P de cet écran :

-      

3)- Énergie consommée par cet écran laissé en veille :

-     E = P. Δt 

-     E ≈ 1,3 x (21 x 3600 + 30 x 60)

-     E ≈ 1,0 x 10⁵ J

-     E ≈ 28 W.h

-     Il ne faut pas laisser trop longtemps un téléviseur en veille car il consomme de l’énergie électrique inutilement.

-     En une journée de veille, l’écran consomme presque autant qu’en deux heures de fonctionnement.

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On donne la caractéristique d’un dipôle D.

1)- Montrer que ce dipôle suit la loi d’Ohm.

2)- Déterminer la valeur de la résistance R de ce dipôle.

1)- Liste des conversions d’énergie mises en jeu dans un grille-pain :

-     On transforme de l’énergie électrique en énergie thermique Q  et en rayonnement E_R.

-     Le grille-pain convertit de l’énergie électrique en énergie thermique et en rayonnement.

2)- Phénomène utilisé :

-     Le passage du courant dans un fil conducteur entraîne l’échauffement de ce dernier : c’est l’effet Joule.

1)- Recopier et compléter la chaîne énergétique ci-dessous, en utilisant les termes

 centrale thermique, énergie thermique, énergie électrique et énergie chimique.

2)- Donner la relation entre les différentes énergies mises en jeu.

1)- Chaîne énergétique :

2)- Relation entre les différentes énergies :

-     Le principe de conservation de l’énergie permet d’écrire :

-     E_ch = E_th + E_elec

 Une centrale hydraulique utilise l’énergie cinétique d’une chute d’eau pour faire tourner une turbine.

Un alternateur utilise l’énergie mécanique fournie par la turbine pour produire de l’énergie électrique.

L’énergie électrique est alors acheminée vers les consommateurs.

1)-  

a)-   Schématiser la chaîne énergétique au niveau de la turbine.

b)-  Exprimer le rendement de conversion de la turbine.

2)-  

a)-   Schématiser la chaîne énergétique au niveau de l’alternateur.

b)-  Exprimer le rendement de conversion de l’alternateur.

3)- Le rendement de la turbine est de 60 %, celui de l’alternateur de 80 %.

Calculer le rendement global de conversion de la centrale hydraulique.

4)- Quel est l’intérêt écologique de ces centrales ?

 1)-  

a)-   Schéma de la chaîne énergétique au niveau de la turbine :

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b)-  Rendement de conversion de la turbine :

-      

2)-  

a)-   Schéma de la chaîne énergétique au niveau de l’alternateur :

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b)-  Rendement de conversion de l’alternateur :

-      

3)- Rendement global de conversion de la centrale hydraulique :

-     Pour la centrale hydraulique, l’énergie d’entrée, c’est l’énergie cinétique et l’énergie de sortie,

c’est l’énergie électrique :

-      

4)- Intérêt écologique de ces centrales :

-     Les centrales hydrauliques utilisent une source d’énergie renouvelable, l’énergie potentielle de pesanteur de l’eau.

1)- Intérêt d’investir dans le développement durable :

-     Les ressources d’origine fossile (charbon, pétrole, gaz) et d’origine nucléaire (uranium) sont des ressources

non renouvelables et polluantes.

-     Pour préserver l’environnement et économiser les énergies non renouvelables, il faut utiliser le plus possible

les ressources énergétiques renouvelables comme l’énergie solaire qui est non polluante.

2)-  Ressource énergétique utilise le chauffe-eau solaire :

-     Le chauffe-eau solaire utilise l’énergie solaire.

-     C’est une énergie renouvelable.

►    Une définition pour la ressource renouvelable :

-     Lorsque le stock de ressource énergétique se reconstitue aussi vite qu’il ne disparaît ou lorsque cette ressource est

quasi illimitée (à notre échelle de temps),

-     On dit que cette ressource est renouvelable.

3)- Calcul énergétique :

a)-   Coût annuel de fonctionnement de ce chauffe-eau :

-     Consommation annuelle :

-     E_an = P . Δt

-     E_an = 2000 x (7 x 365,25 x 3600)

-     E_an  ≈  1,84 x 10¹⁰ J = 5,11x 10³ kW. H  

-     Coût annuel :

-     C_an = E_an . p

-     C_an ≈ 5,11x 10³ x 0,07880

-     C_an ≈ 4,03 x 10² € TTC = 403 € TTC

b)-  Économie réalisée avec un chauffe-eau solaire :

-     « Ce dispositif permet de réaliser, à l’usage, environ 70 % d’économie d’énergie par rapport à un chauffe-eau électrique. » 

-      

c)-   « S’équiper d’un chauffe-eau solaire est avant tout une démarche citoyenne. » :

-     Un chauffe-eau solaire coûte plus cher à l’achat qu’un chauffe-eau électrique.

-   En tenant compte du prix d’achat, l’économie réalisée est minime.

4)- Chaîne énergétique associée au chauffe-eau solaire.

-     Schéma :

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