Physique chimie

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Coût annuel de la consommation en électricité :

volume d’eau chauffé par année : V = 4 x 35 x 330 = 46 200 L = 46,2 m3

masse d’eau chauffée par année : m = mv × V = 1000 × 46,2 = 46 200 kg

L’énergie nécessaire pour chauffer l’eau est de :

Q = ( ) mc t t   f i = 46200 4180 (60 15)   = 8,69 × 109

J = 8,69 × 106

kJ

Q =

6 8,69 10

3600

 = 2414 kWh

le rendement étant de 90 % l’énergie électrique consommée est : E = 100 2414

90

 = 2682 kWh

coût de cette énergie : = 2682 0,11  = 295 €

coût de la consommation d’entretien : = 1,92kWh 330 j 0,11   = 69,7 €

Donc le coût total de la consommation électrique : = 295 + 69,7 = 364,7 €

d) Cette famille part 1 mois en vacances. Est-il plus économique de couper son chauffe-eau ?

Si le chauffe-eau est arrêté pendant 1 mois, il n’y a pas de consommation d’entretien durant cette

période. Mais au retour, il faudra faire chauffer l’eau contenu dans le chauffe-eau.

Laisser le chauffe-eau sous tension pendant le mois de vacances aurait permis de garder l’eau

chaude, à la température de 60°C, cela au prix de la consommation d’entretien.

Il faut donc comparer le coût de la consommation d’entretien pendant 30 jours, au coût du

chauffage de l’eau du chauffe-eau au retour :

 coût des 30 jours de « consommation d’entretien »

= 1,92kWh 30 j 0,11   = 6,34 €

 coût du chauffage de l’eau du chauffe-eau au retour :

Veau = 200 L

masse eau = 1000 × 0,2 = 200 kg

2027C02 – 4/4

L’énergie nécessaire pour chauffer cette eau est de :

Q = ( ) mc t t   f i = 200 4180 (60 15)   = 37620 kJ

Q = 37620

3600 = 10,45 kWh

rendement = 90 %  l’énergie électrique consommée est : E = 100 10,45 90

 = 11,61 kWh

coût de cette énergie : = 11,61 0,11  = 1,28 €

1,28 € < 6,34 € (coût consommation d’entretien)

Il est donc plus économique de débrancher le chauffe-eau pendant le mois de vacances.

5. Réfrigérateur (4,5 points)

a) Un réfrigérateur consomme de l’énergie électrique même sans ouverture de porte. Pourquoi ?

L’isolation thermique d’un réfrigérateur n’est pas parfaite et, même sans ouverture de porte, de la

chaleur pénètre dans l’enceinte du réfrigérateur. Pour compenser ce réchauffement, le réfrigérateur

fonctionne et consomme de l’énergie.

b)

 pour refroidir 400 g de soupe (m = 0,4 kg) de 20°C à +4°C, il faut extraire :

Q = ( ) mc t t   f i = 0,4 3,1 (4 20)  = −19,8 kJ

 pour refroidir 400 g de soupe de 50°C à +4°C, il faut extraire :

Q = ( ) mc t t   f i = 0,4 3,1 (4 50)  = −57 kJ

La chaleur à extraire est plus importante dans le 2ème cas.

Conclusion : Il faut laisser les aliments refroidir avant de les placer dans le réfrigérateur :

Ne pas introduire d’aliments chauds dans un réfrigérateur.

c) L’efficacité frigorifique est donnée par : F

th

C F

T K

T T  

1er cas : température extérieure = 20°C 2ème cas : température extérieure = 35°C

TC = 273 + 20 = 293 K

TF = 273 −4 = 269 K

1

269 269

293 269 24

F

C F

T K

T T     = 11,2

TC = 273 + 35 = 308 K

TF = 273 −4 = 269 K

2

269 269

308 269 39

F

C F

T K

T T     = 6,9

K K 1 2  : L’efficacité du réfrigérateur est meilleure quand la température extérieure est moins élevée.

Conclusion : Eviter de placer un réfrigérateur vers ou à coté d’une source de chaleur (soleil, radiateur...)