Bon Photo Interieur Climatis Les Machines Thermiques

8/19/2019 Bon Photo Interieur Climatis Les Machines Thermiques

1/37

6G3 - Energie thermique – page 1 de 37

Athénée royal Jules Delot, Ciney

Energie Thermique

Physique 6ème Générale3h/semaineIr Jaques !"##"$

1


2/37

6G3 - Energie thermique – page % de 37

Energie Thermique

1. Calorimétrie

1.1 Introduction La calorimétrie est la partie de la physique où l’on mesure les quantités de chaleur perduesou gagnées par un corps. La quantité de chaleur est souvent notée Q

&es e'périenes (urantes de mises en (ntat de % (rps ayant des températures di))érentesm(ntrent que le (rps haud *en présene a+e un (rps )r(id, se re)r(idit et que le (rps )r(id*en présene a+e le (rps haud, se réhau))e

On dit que le corps chaud a cédé de la chaleur au corps froid.

Apporter de la chaleur à un corps c’est lui donner de l’énergie En e))et .l(rsquune asser(le remplie deau est hau))ée0 le (u+erle se s(ulè+el(rsqu(n hau))e lair dune m(ntg(l)ière0 elle m(ntel(rsqu(n hau))e leau dans un réipient0 elle se déplae +ers le haut de elui-i

Inversement retirer de la chaleur à un corps revient à lui !ter de l’énergie.

1.2 Mesure de la quantité de chaleur

&es e'périenes qu(tidiennes m(ntrent que la quantité dehaleur app(rter un (rps p(ur augmenter satempérature dépend .

&e laugmentati(n de température ∆t que l(ndésire lui (mmuniquer &e la masse m du (rps hau))er &e la nature du (rps hau))er

La quantité de chaleur Q " #oules $ qu’il faut apporter àun corps de masse m " %g $ pour faire passer satempérature de t & à t ' " () $ est donnée par la formule *

- -Q C m t = ∆où c est un coefficient qui dépend de la nature du corps

) est la chaleur massique du cors !J " #g . $C%.

#anienne unité de haleur est la al(rie *al, quireprésente la quantité de haleur néessaire p(ur augmenter la température de 1 gramme deau de 1 2!

1cal & ',1( J ou 1 #cal & '1() J

#équi+alene entre la al(rie et le (ule a été déterminé par J(ule Il a m(ntré que le tra+ail p(u+ait 4tre trans)(rméen haleur

%


3/37


1.2.1 Chaleur massique ) d*un cors

La chaleur massique c d’un corps représente la quantité de chaleur nécessaire pour élever de &() la température de & %g de ce corps "sans changement d’état physique de ce corps$

1.2.2 +emarques1 la haleur massique des s(lidesest généralement petite *sau) elledu 5(is0 de la para))ine et de laglae, (mparée elle de leauliquide

La chaleur massique de l+eau est relativement grande par rapport àcelle de la cro,te terrestre. &es

app(rts (u pertes de haleurs identi-ques l(éan (u la terre

pr(duisent des +ariati(ns detempérature di))érentes0 plus petitesdans le premier as #a présenedune masse imp(rtante deau (ued(n un rle m(dérateur sur les+ariati(ns de température !(mmeles (éans (upent en+ir(n 71 8de la sur)ae du gl(5e0 ils(nstituent le régulateur thermique

de la planète !ei e'plique aussi ladi))érene entre un limat maritimeet un limat (ntinental

&autre part0 les tes de lEur(pe(identale s(nt 5aignées par le

Gul) 9tream qui déplae plus de :; milli(ns de mètres u5es deau l(rs quau' m4mes latitudes0 la te Est des Etats-?niset du !anada0 5aignée par le (urant )r(id du #a5rad(r0 peut atteindre en hi+er des températurestrès 5asses de l(rdre de - 3; 2!

% L’eau est aussi un -on fluide caloporteur En e))et0 mise en (ntat a+e une s(urehaude *haudière,0 elle emmagasine én(rmément dénergie@ elle peut restituer ette énergie

3


4/37

6G3 - Energie thermique – page A de 37

un autre endr(it en se re)r(idissant *prinipe du )(nti(nnement du hau))age entral et desiruits deau des entrales életriques,

3 #a haleur massique de lhydr(gène est partiulièrement éle+ée !est p(urqu(i0 e gaB estutilisé p(ur re)r(idir les r(t(rs dalternateur des entrales nuléaires

2 Changements d’état

2.1 Eérience

#(rsque l(n hau))e de leau0 sa température augmente usquau m(ment (C elle-i entre ené5ulliti(n une température de l(rdre de 1;; 2!> ette température0 appelé température d’é-ullition t(ute leau se trans)(rme en +apeur sansque la température augmente #énergie app(rtée et instant0 ne sert d(n pas augmenter latempérature du (rps mais sert détruire les liais(ns entre les m(léules deau a)in de la li5érer

p(ur )(rmer la +apeur deau!e phén(mène est (5ser+é p(ur t(us les hangements détats

?ne )(is atteinte la température dehangement détat0 la haleur néessaire

p(ur )aire passer le (rps dun état lautreest appelée < chaleur de changementd*état ou chaleur latente =9i le (rps )usi(nne0 (n parle de chaleur latente de fusion ") f $9i le (rps se +ap(rise0 (n parle de chaleur latente de vaporisation.") v $

Attention un (rps qui a 5es(in dune quantité de haleur !) p(ur )usi(nner sa températurede )usi(n0 restitue e'térieurement ette m4me quantité de haleur !) l(rsquil se s(lidi)ie lam4me température

"n appelle chaleur latente de fusion ) f la quantité de chaleur qu’il faut apporter à l’unité de masse " &%g$ du corps amené à sa température de fusion pour le faire fondre sans

élévation de température.#a haleur de hangement détat ne dépend que de la matière et de la quantité de matière0 s(nunité est d(n le J / Dg (u le DJ/Dg

A


5/37

6G3 - Energie thermique – page : de 37

"n n(tera que la haleur de +ap(risati(n de leau est partiulièrement éle+ée En été0 la sur)ae des (éans0leau sé+ap(re en a5s(r5ant une grande quantité dénergies(laire #(rsque ette +apeur se trans)(rme en g(uttelettes

p(ur )(rmer des nuages0 il y a li5érati(n dénergie qui

(ntri5ue au réhau))ement de latm(sphère!(nstat(ns aussi que la haleur de +ap(risati(n éle+ée deléthan(l &(C la sensati(n de )r(id l(rsque la peau est)r(ttée a+e un petit m(reau d(uate im5i5é de e liquideen +ue dune désin)eti(n

#a quantité de haleur néessaire p(ur )aire hanger détatun (rps de masse m arri+é sa température de hangement détat est d(nnée par la )(rmule

p(ur la )usi(n et p(ur la +ap(risati(n- -V f

Q C m Q C m= =

a+e C v et C f *J / Dg, et m *Dg,

Graphique de lé+(luti(n de la température en )(nti(n de la haleur reue p(ur uneertaine quantité deau

On remarque que chaque état de la matire nécessite des quantités de chaleurs différentes pour faire augmenter leur température

:


6/37


3 Dilatation thermique

-.1 Eériences

Dilatation d*un il chaué ar assagedu courant

Anneau de /ra0esande

!(nlusi(n

Lorsque la température d’un corps s’élve le corps se dilate. Inversement si le corps serefroidit il se contracte.

-.2 Dilatation linéaire

F(us n(us limit(ns p(ur le m(ment au' s(lides all(ngés (u étirés0 de )a(n quune dimensi(n préd(mine . tige0 tuyau0 p(utre0 )il0(n parle de dilatation linéaire

>ppel(ns L1 la l(ngueur de la tige t 1 2! L%0 la l(ngueur de la tige t % 2!

6


7/37


∆ L0 lall(ngement su5i par la tige l(rsque sa température passe de t 1 t %#e'périene m(ntre que et all(ngement ∆ L dépend

&e lar(issement de température ∆t H t % – t 1&e0 la l(ngueur initiale L1 de la tige&e la nature (u de la matière de ette tige

1- - L L t ∆ = λ ∆λ . (e))iient qui dépend de la nature du (rps @ est le(e))iient de dilatati(n linéaire du (rps

λ Ht L

L∆

∆-1

le (e))iient linéaire dune su5stane est

lall(ngement que su5it lunité de l(ngueur du (rps p(ur une élé+ati(n de température de 12! λ dépend de la nature du (rps et se'prime en /2! (u!-1

!e ta5leau m(ntre que les (e))iients de dilatati(n s(nttrès )ai5les et p(ur les s(lides0 l(rdre de grandeur de λse situe aut(ur du 1;-: /2!

#a )(rmule 1- - L L t ∆ = λ ∆ peut se trans)(rmer p(ur d(nner .

( )% 1 % 11 L L t t = + λ −

-.- Dilatation cuique

Il est 5ien é+ident quun (rps hau))é +a se dilater dans t(ut lespae0 d(n sui+ant les 3dimensi(ns @ (n parle de dilatati(n u5ique *(u +(lumique,Par un rais(nnement anal(gue la dilatati(n linéaire0 (n aura .

V 10 le +(lume du (rps t 1 2!V %0 le +(lume du (rps t % 2!∆V 0 lar(issement de +(lume su5i par le (rps l(rsque sa température passe de t 1 t %

#e'périene m(ntre que et ar(issement de +(lume dépend&e lar(issement de température ∆t H t % – t 1

/u volume initial 0 & du corps&e la nature (u de la matière du (rps

1- -V V t ∆ = β ∆

β H (e))iient de dilatati(n u5ique du (rps *en / 2!,

β Ht V

V ∆

∆-1

le (e))iient de dilatati(n u5ique dune su5stane est lar(issement que

su5it lunité de +(lume du (rps p(ur une élé+ati(n de température de 12!

elati(n entre β et λ

Pren(ns un u5e de +(lume V 1 et dar4te L1 la température t 1 . 31 1V L=

7


8/37

6G3 - Energie thermique – page de 37

9i (n le hau))e la température t %0 s(n +(lume

de+ient 3% %V L=

3 3 3 3

% % 1 1

3 % %

1

H H K * 1 ,L -*1 ,

H - *1 3 3 M M,

V L L t L t

L t t t

+ λ ∆ = + λ∆

+ λ∆ + λ ∆ + λ ∆

En négligeant les termes en λN et en λM0 (n arri+e la relati(n .

% 1

% 1 1

% 1 1

*1 3 ,

3

3

V V t

V V V t

V V V V t

= + λ∆

= + λ∆

− = ∆ = λ∆

En (nlusi(n0 (n (5tient . 3β = λ

-.-.1 Dilatation alications

O !(nsidér(ns un (rps s(lide0 plein0 h(m(gène etde )(rme quel(nque Is(l(ns0 par la pensée0 une

petite sphère de e matériau lintérieur du (rps#(rsque le (rps est hau))é0 il se dilateuni)(rmément@ la petite sphère imaginaire se dilateau m4me tau' 9i (n te la petite sphère0 la a+itérésultante d(it augmenter au m4me tau' que la sphère elle-m4me 1ous en concluons que lorsqu’un corps se dilate ou se contracte sous l+effet d+unevariation de température des cavités qui peuvent 2tre à son intérieur se dilatent ou se

contractent dans le m2me rapport comme si elles étaient pleines.>insi0 la a+ité lintérieur du +erre dun therm(mètre merure se dilate e'atement (mme sielle était pleine de +erre ?ne ante en )er hau))ée se re)r(idit et serre le 5(is dune r(ue dehari(t

O In+ersement0 (n )ait (uler de leau haude sur le (u+erle métallique dun 5(al en +erre p(ur l(u+rir0 pare que le (e))iient de dilatati(n de laier est plus grand que elui du +erre@ le(u+erle se dilate al(rs plus que le +erre et il se desserre plus )ailement

O &autre part0 le +erre (rdinaire est un mau+ais(nduteur de la haleur@ si (n met d(n un réipient en

+erre dans un )(ur dé haud0 il élate #a rais(n est que les)aes du réipient e'p(sées la haleur0 séhau))ent pendant que le0 B(nes intérieures du +erre s(nt en(re)r(ides ?ne dilatati(n (u une (ntrati(n du +erre le )aitélater si elle nest pas lente et h(m(gène #intér4t du +errePyre' est que s(n (e))iient de dilatati(n est tr(is )(is plus)ai5le que elui du +erre (rdinaire

O !haque )(is que des (rps (u des strutures s(nt e'p(sés de grandes +ariati(ns de température0 (n d(it se s(uier des e))ets de la dilatati(n (u de la (ntrati(n 9i (n ne laisse pas un espae entre les dalles de

5ét(n sur les r(utes0 ils peu+ent se (ur5er (u raquer #a plupart des strutures daier e'p(sées au' +ariati(ns de température *p(nts par e'emple, d(i+ent a+(ir des


9/37

6G3 - Energie thermique – page de 37

permettent la dilatati(n et la (ntrati(n?n (ur de grand )r(id0 en 1370 le Qay Qridge de 9an Rranis( sest (ntraté de 103: m #e

plus s(u+ent0 les petits p(nts (nt une e'trémité )i'e et lautre li5re0 sur des r(uleau' p(ur permettre les +ariati(ns de l(ngueur

#a )igure de gauhe m(ntre un (int de

dilatati(n dans la )aade dun 5Stiment

O #es matériau' qu(n utilise p(ur le pl(m5age et la (ur(nne des dents d(i+ent a+(ir le m4me(e))iient de dilatati(n que les dents p(ur supp(rter les +ariati(ns de température des alimentsO #es (nduites deau haude (u de +apeur d(i+ent p(u+(ir se dilater "n utilise al(rs une

partie dé)(rma5le appelée < lyre de dilatati(n = (u des s(u))lets de dilatati(n


10/37

6G3 - Energie thermique – page 1; de 37

O P(ur que les )euilles de Bin des (rnihes puissent sedilater en été0 elles ne s(nt )i'ées que dun seul té

O P(ur assem5ler des plaques métalliques0 (n se sert de ri+ets haud Ils s(nt p(rtés aur(uge0 mis en plae et )a(nnés haud @ au re)r(idissement0 la (ntrati(n entraTne uneappliati(n plus étr(ite des plaques lune (ntre lautre

O "n se sert de la dilatati(nthermique dans les -ilames.

Deux lames métalliques0 de(e))iients de dilatati(n trèsdi))érents0 s(nt liées lune(ntre lautre #(rsqu(n

hau))e lensem5le0 il se(ur5e +ers la lame d(nt le(e))iient est le plus )ai5le.!es lames peu+ent 4treutilisées (mmetherm(mètres0 apteurs etinterrupteurs iruitséletriques *λ!u H 161;-6 λRe H 1%1;-6,

O #e therm(stat et le 5ilame

1;


11/37


O #amp(ule et le 5ilame

O #e r(5inet therm(statique

-.) Dilatation des liquides!(mme les s(lides0 les liquides s(uslati(n de la haleur0 se dilatent$(ute)(is0 les liquides (nt un(e))iient de dilatati(n nettementsupérieur eu' des s(lides&e la m4me )a(n que p(ur less(lides0 (n aura .

V 10 le +(lume de liquide t 1 2!V %0 le +(lume de liquide t % 2!

∆V 0 lar(issement de +(lume su5i par le liquide l(rsque sa température passe de t 1 t %

#e'périene m(ntre que et ar(issement de +(lume du liquide dépend&e lar(issement de température ∆t H t % – t 1

/u volume initial 0 & de liquide&e la nature (u de la matière du liquide

1- -V aV t ∆ = ∆

a H (e))iient de dilatati(n a5s(lu du liquide *en / 2!,

11


12/37

6G3 - Energie thermique – page 1% de 37

a Ht V

V ∆

∆-1

le coefficient de dilatation a-solu d’un liquide est l’accroissement que su-it

l’unité de volume du liquide pour une élévation de température de &(

Ualeurs de quelques (e))iients a

#a )(rmule 1 V aV t ∆ = ∆ peut se trans)(rmer p(ur d(nner .

1V V a t t = + −

-.).1 3a dilatation articuli4re de l*eauU(ii quelques d(nnées e'périmentales sur le +(lume dune masse deau

U(ii la (ur5e de la masse +(lumique de leau en )(nti(n de la température

1%


13/37


#e +(lume de leau diminue quand sa température passe de ;2! A2! Ensuite leau se dilatemais ette dilatati(n nest pas linéaire (mme p(ur un liquide n(rmal#eau présente une an(malie de dilatati(n

appel(ns que la masse +(lumique ρ dun liquide représente sa masse m sur le +(lume V

ρ H V m

et elle se'prime en Dg / mM (u en g / mM P(ur une masse m (nstante si le +(lume augmente0 ρ diminueet in+ersement

O #eau se s(lidi)ie en augmentant de +(lume *ρeau ;2! H Dg/mM et ρglae H 17 Dg/mM,0 e d(nt (n d(it tenir (mpte p(ur é+iter que les analisati(ns deau ne se détéri(rent l(rs des degelées Il )aut d(n les +ider en péri(des de gel

O #e )ait da+(ir une masse +(lumique ma'imale en t H A2! estimp(rtant p(ur lV(mme#es impliati(ns p(ur la +ie sur $erre s(nt ruiales Wuand0 lassaut de lhi+er0 un la (u un (urant deau se re)r(idit

pr(gressi+ement sa sur)ae0 leau plus )r(ide et plus densedesend +ers le )(nd qui a une température de l(rdre de A2!Xais si la température desend au-dess(us de A2!0 leau plus)r(ide de+ient de m(ins en m(ins dense et )l(tte la sur)ae Y;2!0 de la glae se )(rme la sur)ae et gagne de plus en plus en

pr()(ndeur Xais (mme elle est une plus mau+aise (ndutriede la haleur que leau liquide0 sa présene m4me ralentit la)(rmati(n de la glae >insi la (u+erture super)iielle de glae

pr(tège les las et les (urs deau du )r(id hi+ernal0 permettant la +ie de (ntinuer au-dess(us de la sur)ae (C la températurereste sensi5lement A2!

-.5 3e ga6 arait

Pare quun gaB se répand p(ur remplir t(ut le réipient qui le (ntient0 un gaB n(5éit pas une simple l(i de +ariati(n de +(lume a+e la température

-.5.1 7aram4tres d*état d*un ga6

Eériences• En)(ner le pist(n dune p(mpe de 5iylette t(ut en 5(uhant lautre e'trémité a+e le

d(igt#e +(lume dair diminue et sa pressi(n augmente (mme le pr(u+e la )(re quil )aut e'erer

p(ur maintenir le pist(n #e d(igt ressent une augmentati(n de température0 le gaB sestéhau))é ?ne diminuti(n de +(lume entraTne une augmentati(n de température0 la quantité degaB restant (nstante

• ?ne marmite pressi(n )ermée hermétiquement (ntient de leau et de lair la pressi(natm(sphérique 9i (n élè+e la température de lensem5le0 leau pr(duit de la +apeur deau#e n(m5re de partiules augmente ainsi que la pressi(n dans leneinte

13


14/37

6G3 - Energie thermique – page 1A de 37

• P(urqu(i ne )aut-il pas surg(n)ler les pneus de +(iture a+ant un l(ng traet en été Z!ar ause des )r(ttements du pneu sur la r(ute et de la haleur0 la température du pneuaugmente ainsi que sa pressi(n

• P(urqu(i )aut-il reg(n)ler les pneus en hi+er Z!ar une diminuti(n de température entraTne une diminuti(n de pressi(n

• Il est dangereu' de eter une 5(m5e daér(s(l dans le )eu ar elle (ntient t(u(urs le gaB pr(pulseur qui p(urrait séhau))er et augmenter de pressi(n !ette pressi(n peut de+enir tellement grande quune e'pl(si(n se pr(duit

Conclusions

Quatre grandeurs physiques permettent de caractériser l’état d’un ga3.

• la pression 4

• le volume 0

• la température t • le nom-re de particules 1

On les appelle 5 paramtres d’état 6. )es paramtres sont liés entre eu7 par une équation

qu’on appelle équation d’état du ga3.

E'périmentalement0 (n ne peut étudier lin)luene de t(us les paramètres la )(is9ur les A paramètres0 (n en garde % (nstants et (n étudie la relati(n qui e'iste entre les %autres F(us étudier(ns ainsi les trans)(rmati(ns .

• n(m5re de partiules (nstant• température (nstante (u trans)(rmati(n isotherme• pressi(n (nstante (u trans)(rmati(n iso-are

• +(lume (nstant (u trans)(rmati(n isochore

-.5.2 3e mod4le du ga6 arait

#e m(dèle le plus simple p(ur étudier le (mp(rtement dun gaB est elui du ga3 parfait #es hyp(thèses de e m(dèle s(nt les sui+antes .

• Les molécules sont assimilées à des sphres "quasi ponctuelles$ en agitation permanente.

• )haque molécule est caractérisée par sa masse m.

• Les interactions entre ces molécules sont quasi nulles sauf lorsqu’elless’entrechoquent.

• 8ntre ' chocs les molécules se meuvent sur une tra#ectoire rectiligne.

• Les particules ne possdent que de l’énergie cinétique " 8 mol 9 m .0: ; '$

#e m(dèle du gaB par)ait est é+idemment thé(rique mais un grand n(m5re de gaB réels se(mp(rte (mme tel

4our qu’un ga3 réel se comporte comme un ga3 parfait il faut qu’il soit à *une température asse3 élevée "pour avoir une vitesse de particule élevée$une pression asse3 -asse "pour avoir des forces d’interactions entre molécules nulles$

1A


15/37

6G3 - Energie thermique – page 1: de 37

-.5.- 8otion de ression

#a pressi(n e'erée par un gaB est un des e))ets les plus +isi5les de s(n agitati(n m(léulaire

-.5.-.1 EérienceQall(n de 5audruhe dans une l(he +ide

#(rsque l(n retire lair0 le 5all(n semet g(n)ler

#(rsque le 5all(n est plaé s(us lal(he0 la pressi(n atm(sphériquese'ere aussi 5ien sur la par(ie'térieure du 5all(n que sur la par(iintérieure

&ès quune partie de lair est retirée0la pressi(n e'erée sur la sur)aee'térieure est plus )ai5le que ellee'erée sur la par(i intérieure par lair en)ermé dans elui-i . le 5all(ng(n)le

P(ur (mprendre le'istene dune pressi(n e'erée par un gaB0regard(ns e qui se passe sur une

petite sur)ae du 5all(n

!ette sur)ae su5it des (llisi(ns dun grand n(m5re de m(léules e qui a un e))et identique elui pr(duit par une )(re (nstante e'erée sur ette sur)ae"n peut (mparer et e))et elui des (ups répétés dun 5('eur dans un punhing-5all . le

5all(n restant pratiquement imm(5ile et éarté de sa p(siti(n +ertiale (mme sil su5issait une)(re (nstante

La pression est due au7 forces e7ercées par les molécules qui percutent la surface

!(mme (n relie la n(ti(n de pressi(n du gaB a+e elle des h(s0 (n peut supp(ser que.la pressi(n du gaB augmente a+e le n(m5re et la +i(lene des h(s

/onc la pression 4 sera d’autant plus grande que *• l’énergie cinétique des particules est grande plus la masse et la vitesse "donc

la température$ sont élevées.

• le nom-re de particules par unité de volume est élevé.

-.5.-.2 +ael sur les unités de ressionPatm n(rmale H 76 m de Vg H 76; mm Vg H1;136 Pa H 1;1A hPa H 10;1A 5ar H 1;1A m5ar K ρgh H 136;; 01 ;076 H 1;136 Pa L

!1 ar & 199999 7a H 1;: Pa,

1:


16/37


-.5.' Théorie cinétique des ga6

#a thé(rie inétique des gaB permet déta5lir une l(i )(ndamentale qui permet de lier la pressi(n dun gaB0 le n(m5re de partiule et lénergie inétique de ses partiules

Pressi(n

F(m5re de partiulesU(lume du gaB

Xasse dune partiule de e gaB

Energie inétique m(yenne des partiules

% - N %- -

3 % 3

c

c

P

N V

m

E

N mV N P E

V V = ⋅ ⋅ =

!ette relati(n (n)irme les )aits e'périmentau' sa+(ir que la pressi(n P est dautant plusgrande que .

• #a masse et la +itesse des m(léules s(nt éle+ées• #e n(m5re de partiules par unité de +(lume est éle+é

-.5.) Etude eérimentale des ga6

F(us all(ns +éri)ier e'périmentalement les di))érents paramètres (ntenus dans%

3

N P Ec

V = ⋅ ⋅

16


17/37


-.5.).1 Etude du 0olume : en onction de la ression 7 !loi de ;oyle et Mariotte%

9i la masse du gaB *d(n N , et la température *d(n E , ne hangent pas al(rs (n d(it a+(ir que

(u -Cste

P PV CsteV

= =

Uéri)i(ns ette pr(priété

Lorsqu’on augmente la pression (lue au manomètre !u ga"# son volume se met $ !iminuer.

%nversement# si sa pression !iminue son volume augmente.

La pression P et le volume V !u ga"# &voluent en sens inverse.

&es mesures préises m(ntrent que .si P d(u5le0 le +(lume est deu' )(is plus petitsi P triple0 le +(lume est tr(is )(is plus petit0

#e graphique P H f *V , a lallure dune hyper5(le

4our une masse donnée de ga3 le produit de sa pression 4 par son volume 0 est constant

17


18/37


- !(nstante PV =

-.5.).2 Etude de la ression en onction de la temérature !< 0olume constant%#étude e'périmentale m(ntre que si la température t du gaB augmente0 la pressi(n P augmenteaussi

1


19/37


20/37


21/37

6G3 - Energie thermique – page %1 de 37

-.@ 3es machines thermiques

[email protected] Déinition

@achine . trans)(rmateur dénergie *dynam(0 pile0 m(teur, @achine thermique . trans)(rme lénergie thermique *la haleur, en tra+ail *mahine +apeur0

tur5ine0 m(teur e'pl(si(n0 )rig(0 p(mpe haleur,

[email protected] Descrition simliiée d*une machine thermique

Imagini(ns un système simple dans le 5ut damener une ertainehauteur0 di))érents (5ets

7remier tems#a )lamme du 5e Qunsen *source chaude, )ait 5(uillir de leau0 la+apeur s(ulè+e le pist(n qui s(ulè+e la masse la hauteur s(uhaitée

Deui4me temsP(ur que la mahine puisse m(nter dautres masses0 il )aut que le

pist(n redesendeP(ur ela0 il )aut (ndenser la +apeur d(n re)r(idir le système en le

plaant s(us un r(5inet deau )r(ide *source froide,

?n m(u+ement de +a et +ient du pist(n (nstitue un yle

P(ur quune mahine puisse )(nti(nner dune manière (ntinue0 elled(it agir de manière ylique0 est dire re+enir péri(diquement s(nétat initial

4our qu’une machine puisse fonctionner d’une manire cyclique il

faut disposer de ' sources * une source chaude et une source froide

[email protected] ;ilan des échanges d*énergie

#a s(ure haude (mmunique la su5stane qui agit dans lamahine thermique0 une ertaine quantité de haleur Q1 audé5ut de haque yle

#e m(teur e))etue un tra+ail , et ède d(n de lénergieméanique au m(nde e'térieur

P(ur que le yle se p(ursui+e0 il )aut que la su5stane èdeune ertaine quantité de haleur Q% une s(ure )r(ide

%1


22/37


23/37


-.@.) Descrition du moteur < comustion interne

%3


24/37

6G3 - Energie thermique – page %A de 37

%A


25/37

6G3 - Energie thermique – page %: de 37

#e rendement pratique des m(teurs essene a+(isine les 3: 8 #es 6: 8 é(n(miquement perdus se retr(u+ent peu près p(ur m(itié dans la haleur emp(rtée par les gaB déhappement et p(ur m(itié dans la haleur é+auée par le disp(siti) de re)r(idissement du m(teur &es 3: 8 qui représentent le tra+ail ] e))etué par les pist(ns0 une partie est dé préle+ée par le m(teur lui-m4me p(ur s(n )(nti(nnement *p(mpe essene0 p(mpe eau0+entilateur0 alternateur, #e reste est disp(ni5le p(ur les r(ues et0 +itesse (nstante en terrain h(riB(ntal0 est(nsaré +ainre les )(res de )r(ttements0 d(nt les prinipales s(nt les )r(ttements dans lair0 la dé)(rmati(n des

pneus et les )r(ttements dans les a'es et la 5(Tte de +itesse ^+idemment0 en phase daélérati(n0 une partie dutra+ail du m(teur est (n+erti - très pr(+is(irement - en énergie inétique

%:


26/37


[email protected] Machine rigoriique

[email protected] Eérience réliminaire

#(rsque l(n +erse de léther sur sa main0 il sé+ap(re est direquil passe de létat liquide létat +apeur en laissant la main

une < sensati(n de )r(id = !elle-i pr(+enant du )ait que pour s’évaporer le liquide à -esoin d’énergie qu’il prend à la mainqui se refroidit !e passage de létat liquide létat gaBeu' peut 4tre aéléré endiminuant la pressi(n au-dessus du liquide!est sur e prinipe que )(nti(nne une mahine )rig(ri)ique

[email protected] 7rincie

?n liquide )(rt +(latil irule dans un iruit )ermé ?ne partiedu iruit est dans le < )reeBer = et lautre le'térieur0 larrièredu )rig( *Rig :7,

#e liquide0 en tra+ersant un détenteur *)ig :,0 sé+ap(re 5rusquement dans le iruit du )reeBer !ette é+ap(rati(n estend(thermique et le milieu am5iant *aliments dans le )rig(,0 enédant de la haleur *Q1,0 se re)r(idit #intérieur du )rig( est appelé source roide #ecomresseur aspire ensuite le gaB *)ig :a,0 le (mprime et le re)(ule dans le iruit e'térieur *)ig :5, . le gaB se trans)(rme en un liquide (mprimé @ ette réati(n est e'(thermique et lahaleur *Q%, est é+auées +ers le'térieur du )rig( appelé source chaude !est p(urqu(ilarrière du )rig( d(it 4tre 5ien aéré

En repassant par le détenteur0 le liquide se trans)(rme en gaB et le yle re(mmene

%6


27/37


;ilan énergétique

?n tra+ail , est e))etué par le m(teur életrique du (mpresseur p(ur (mprimer le )luide !(mme le )(nti(nnement du )rig( est ylique0en appliquant le prinipe de (nser+ati(n de lénergie0 les éhanges

dénergie d(i+ent séquili5rer et lénergie reue par le système *le)luide qui irule, s(us )(rme dénergie életrique et de haleur estégale lénergie édée s(us )(rme de haleur *)ig :1;, .

1 %, Q Q+ =

#es )igures i-dess(us d(nnent une autre représentati(n du iruit)rig(ri)ique0 du 5ilan dénergie ainsi que le shéma dun limatiseur

%7


28/37


-.@.@ 3a ome < chaleur

%


29/37


-.( Eercices sur l*énergie thermique

Echanges de chaleur

1 Wuelle quantité de haleur )aut-il )(urnir p(ur hau))er 1;; gr de ui+re de 1;2! 1;;2! Z9i (n )(urnit ette haleur 1;; gr daluminium 1;2!0 quelle température sera-t-il Z*ép . 30A% DJ et A2!,

% Wuelle quantité de haleur )aut-il app(rter 3 Dg deau p(ur )aire passer sa température de %;2! ;2! Z *ép . 7:%0A DJ,

3 ?n 5l( de glae de %: Dg est la température de - :2! "n lui retire %1; DJ Wuelle est satempérature )inale Z *ép . - 2!,

A "n app(rte une quantité de haleur de A10: DJ 1 Dg de 5(is qui +(it sa températureaugmenter de %;2! AA2! Wuelle est la haleur massique du 5(is Z *ép . 107AA DJ/Dg2!,

: "n app(rte %3; DJ 1;; Dg de mar5re initialement 12! Wuelle est sa température )inale Z!mar5re H ;0 J/g2! *ép . :13 2!,

6 9i !glae H %;; J/Dg2 0 !) glae H 33:;;; J/Dg 0 !eau H A1; J/Dg2 0!+ eau H %%::;;; J/Dg 0 !+apeur eau H 1; J/Dg2 al(rs aluler la quantité de haleur pr(duire

p(ur )aire passer un 5l( de glae de % Dg de la température de –1;2! létat de +apeur deau 1%;2! **ép . 6133;;; J,

7 "n app(rte %;; DJ % Dg deau ; 2! Wuelle sera la quantité de +apeur pr(duite 1;; 2! Z !+ H %%:: DJ/Dg0 !eau H A1; J / Dg *ép . :3g,

Wuelle quantité de haleur d(it-(n app(rter 1;; Dg de pl(m5 %;2! p(ur le )aire )(ndre* !) H %: DJ/Dg 0 t)usi(n H 3%72! 0 ! pl(m5 H ;013 DJ/Dg2! , *ép . 6A1 DJ ,

"n +erse : Dg deau A;2! sur un én(rme 5l( de glae ;2! Wuelle est la masse de glaequi )(nd ;2! Z *ép . %0: Dg,

Dilatation

1; "n mesure la température de ;20 un rail daier. (n tr(u+e %m "n le p(rte A;2*λaier H 1;071;-6,

&e (m5ien sall(nge-t-il Z *ép . ;0:6 mm, Wuelle est sa l(ngueur a 6;2 Z *ép . ;0:6 mm / %0;;13m,

11 ?ne 5arre de )er mesure A m %:2 Wuelle est sa l(ngueur ;2 Z *λ)er H 1%1;-6,*ép . 30 m,

1% > quelle température )aut-il p(rter une tige de ui+re de %m ;2 p(ur quelle sall(nge de303A mmZ *ép . 1;;2!,

13 ?n p(nt daier mesure :;;m "2! &e (m5ien se dilate-t-il quand la température passe 3:2! Z *ép . %1 m,

1A > quelle température )aut-il p(rter une tige daluminium de %m ;2! p(ur quelle sall(nge

de 0%mmZ *ép . 1A2!,

%


30/37

6G3 - Energie thermique – page 3; de 37

1: ?ne tige de lait(n de 10% m de l(ng se dilate de 10: mm quand elle est hau))ée de%12! 3 2! $r(u+er le (e))iient de dilatati(n linéaire du lait(n*ép . 10731;-: /2!,

16 ?ne r(ue en aier a un diamètre de 760%; m 1: 2! et une ante la m4me température aun diamètre de 7601; m > quelle température )aut-il hau))er la ante p(ur quelle sadapte

la r(ue Z *λaier H 111;-6 /2!,*ép . 13A 2!,

17 ?ne sphère en )er un +(lume de :; mM %;2! Wuel sera s(n +(lume si (n la hau))e 7: 2! *λ)er H 1%1;-6 /2!,*ép . :;0; mM,

1 &e (m5ien un réipient en pyre' dé5(rde-t-il quand il est rempli ras5(rd dun litre deau ;2! et quil est hau))é 7; 2! *λ pyre' H 31;-6 / aeau H %011;-A,*ép . 1A0;7 mM,

1 ?n réipient en +erre est rempli (mplètement ; 2! par 3 mM de merure "n p(rtelensem5le :; 2! !aluler le +(lume de merure dé5(rdant*χ+erre H ;0;;;;%A 0 aVg H ;0;;;1 , *ép . ;0;%3A mM,

/a6 arait

%; #a pressi(n dune quantité d(nnée de gaB %7 2! est de 76 m de Vg !aluler la pressi(nde e gaB 3; 2! sahant que s(n +(lume est maintenu (nstant*ép . 76076 m Vg,

%1 ?n gaB par)ait un +(lume de : litres 17 2! s(us la pressi(n de 1 atm !aluler s(n

+(lume 1;; 2! s(us la m4me pressi(n*ép . 60A3 l,

%% Wuel serait le +(lume (upé ; 2! s(us la pressi(n de 76; mm Vg par une masse de gaBqui (upe le +(lume de %:A mM 1: 2! et s(us la pressi(n de 7:% mm Vg*ép . %3 mM,

%3 ?n 5all(n de 1;; mM 17 2! (ntenant de lair est muni dun tu5e ylindrique h(riB(ntaldans lequel se tr(u+e un inde' de Vg "n le p(rte 37 2! !aluler le déplaement de linde'de Vg sahant que le diamètre intérieur du tu5e est de A mm*ép . ::07 m,

%A &ans la salle de réanimati(n des hpitau'0 (n disp(se de 5(n5(nnes d('ygène en aier0(ntenant %; litres d('ygène une pressi(n de 10 1;7 Pa &éterminer le +(lume disp(ni5le la pressi(n atm(sphérique de 1;;;;; Pa "n supp(se que la température reste (nstante*ép . 36;; litres,

%: &éterminer la pressi(n quil )aut e'erer sur une masse de gaB (upant un +(lume V une pressi(n de 1;;;;; Pa et une température de –%;2 ! si (n +eut réduire s(n +(lume de m(itié une température de A;2 !*P H %A7A;; Pa,

%6 ?ne masse gaBeuse (upe un +(lume de 3; dm3

%;2! et s(us une pressi(n de 7A m deVg > quelle pressi(n est-elle s(umise si elle (upe un +(lume de A6 dm3 la température de

3;


31/37


:2! Z*ép . A: m Vg ,

ynth4ses

1 ?n train de 6;; t animé dune +itesse de 7% Dm/h sarr4te par appliati(n des )reins !aluler

la quantité de haleur dégagée par les )reinsWuelle quantité deau ;2! peut-(n p(rter 1;;2! a+e ette énergie al(ri)ique Z*ép . 10% 1; J / \- %7 litres ,

% Wuelle d(it 4tre la +itesse dune 5alle de pl(m5 qui )rappe un (5stale indé)(rma5le p(ur quele pl(m5 qui a+ant le h( est la température de %:2! s(it p(rté sa température de )usi(n de3%:2! "n supp(se que t(ute lénergie de la 5alle sert augmenter la température de ettem4me 5alle "n d(nne . haleur massique du pl(m5 H ;013 J / g 2!*ép . \- 1;;: Dm /h,

3 ?n yliste a5(rde une desente l(ngue de 3;; m et de pente H 3 8 a+e une +itesse de Dm

/ h > partir de et instant0 il esse de pédaler #a masse t(tale *h(mme\mahine, est de ; DgWuelle serait la +itesse en 5as de la pente si les )r(ttements étaient négligea5les Z> ause des )r(ttements0 le yliste arri+e en 5as a+e une +itesse de 36 Dm/h E+aluer la pertedénergie méanique due es )r(ttements et la quantité de haleur équi+alente*ép . 130: m/s / 3313J,

A ?n patineur de 6; Dg lané la +itesse de : m/s se laisse glisser sur une patin(ire h(riB(ntale usquau m(ment (C sa +itesse est réduite 1 m/sWuelle est la quantité de haleur dégagée au ni+eau des patins Z*ép . 7%; J ,

: ?n m(teur e'pl(si(n (ns(mme en 1h0 A1; g dune essene d(nt la (m5usti(n (mplètedégage :;16; J /g 9ahant que la puissane du m(teur est de % !U0 aluler le rendement deelui-i *appel H 1!U H 736 ],*ép . \- %6 8,

6 P(ur m(nter 1:;; Dg deau une hauteur de 33 m0 un m(teur (ns(mme 1 Dg de ar5urantd(nt le p(u+(ir al(ri)ique est de :1;6 J/Dg!aluler le rendement de e m(teur*ép H 07 8,

7 #e m(teur dune grue méanique a une puissane de 11 D] > ause des pertes dues au'

)r(ttements0 il na quun rendement de %; 8 $r(u+er la quantité de ar5urant d(nt le p(u+(ir al(ri)ique est de %0%A1;A J /litre p(ur m(nter une masse de 1:;; Dg dune hauteur de 1 m**ép . \/- : l,

?n m(teur a une puissane de 3;; ] p(ur 5rasser A; l deau En supp(sant que t(ut letra+ail a(mpli sert éhau))er leau0 (m5ien de temps )audra-t-il p(ur éle+er la températurede leau de 7 degrés Z*ép . \/- 1h ;: min,

$r(u+er le rendement idéal dun m(teur thermique qui re(it de la haleur A;; 2! et enède la température de 1;; 2!

**ép . AA06 8,

31


32/37

6G3 - Energie thermique – page 3% de 37

1; ?ne entrale életrique de 1 X] a un rendement gl(5al de A; 8Wuelle quantité de maB(ut d(nt le p(u+(ir de (m5usti(n est de A6;3: DJ / Dg (ns(mme-t-elle

par (ur Z*rép . \- A07 t(nnes ,

Eercices résolus

1, ?n (rps s(lide a une masse de 1;; g "n limmerge dans leau 1;;2! #(rsqueléquili5re est atteint0 (n le retire et (n limmerge dans 1;; g deau %;;;2! #(rsqueléquili5re est atteint0 (n tr(u+e que leau est une température de %%A12! Wuelle estla apaité al(ri)ique de e s(lide Z

Iés(luti(n

#e (rps s(lide sera d(n 1;;2! a+ant qu(n ne le pl(nge dans les 1;; g deau-

#a l(i utiliser ii est la (nser+ati( n de lénergie- #a haleur perdue par le s(lide est

trans)éréee leau

( )

et les deu' se retr(u+ent la m4me tem pérature-

#a haleur perdue par le s(lide est .

#a haleur gagnée par leau est .

A1J; ;01 %%-A1 %;

;-1

s s s s

e e e e

s e s s s e e e

e e e s

s s

Q C m t

Q C m t

Q Q C m t C m t

C m t C

m t

= ∆

= ∆

→ = → ∆ = ∆

× × −∆→ = =

∆ ( )1;;7-A

1%- / -1;; %%-A1 7-7:

/ 0g C = = °× −

%, ?n train de 6;; t animé dune +itesse de 7% Dm/h sarr4te par appliati(ns des )reins

!aluler la quantité de haleur dégagée par les )reinsWuelle quantité deau ;2! peut-(n p(rter 1;;2! a+e ette énergie al(ri)ique Z

%

% 3

és(luti(n

Il su))it de (nsidérer que lénergie i nétique du train est trans)(rmé en energ ie thermique-

1 1 7%6;;1; 1%;;;;

% % 3-6

#a quantité deau que l(n peut p(rter é5ulliti(n est si

Q mv (/ = = × × =

( ) ( )6

mplement

1%;1; %J7 s(it %J7 litresA1J; 1;; ;

eau

eau f i

Qm (g c t t

= = =× −−

3, 9i C glae H %;; J/Dg2 0 C )usi(n glae H 33:;;; J/Dg 0 ! eau H A1; J/Dg2 0C + eau H %%::;;; J/Dg 0 C +apeur eau H 1; J/Dg2 al(rs aluler la quantité de haleur

pr(duire p(ur )aire passer un 5l( de glae de % Dg de la température de –1;2! létatde +apeur deau 1%;2! *rep . 6133;;; J,

3%


33/37


1

%

és(luti(n

"n peut distinguer : étapes- > haque ét ape (rresp(nd une ertaine quantité de haleur

1 Ehau))ement de la glae de 1; ;

% Rusi(n de la glae ; - "n (5tient de l eau

3 Ehau))e

C C Q

C Q

− ° ° →° →

3

A

:

1

ment de leau de ; 1;;

A Uap(rsiati(n de leau 1;;2 - "n (5tient de la +apeur

: Ehau))ement de la +apeur de 1;; 1%;

!alul(ns t(us es et )ais(ns la s(mme

- - %-;P % ;

i

gl ace

C C Q

C Q

C C Q

Q

Q C m t

° ° →→

° ° →

= ∆ = × × − −( )( )

( )%

3

A

:

1 % 3 A :

1; A1-J

- 33: % 67;-;

- - A-1J % 1;; ; J36-;

- %%:: % A:1;-;

- - 1-JJ % %; 7:-%

6133-;

f

eau

V

vapeur

'

Q C m

Q C m t

Q C m

Q C m t

Q Q Q Q Q Q (/

=

= = × == ∆ = × × − == = × == ∆ = × × == + + + + =

A, "n mélange :; l deau A;2! et 3; l déthan(l 6;2! Wuelle est la température )inaledu mélange Z

A01J /

%-A% /

&ensité de léthan(l . H ;-J

eau

et1

et1

c (/ (g C

c (/ (g C

!

= °

= °

( )

( )

Iés(luti(n

9(it la température )inale du mélange-

!haleur gagnée par leau . 1

!haleur perdue par léthan(l . %

#a masse déthan(l étant d(nnée par .

f

eau eau eau eau

et1 et1 et1 et1

et1 et1 et1

t

Q c m t

Q c m t

m ! V

= ∆

= − ∆

=

( ) ( )

( ) ( )

"n a 5ien s_r 1 %

A-1J :; A; %-A% ;-J 3; 6;

A-1J :; A; %-A% ;-J 3; 6; AA-AA-1J :; %-A% ;-J 3;

eau eau eau et1 et1 et1

f f

f

c m t c m t

t t

t C

= → ∆ = − ∆

→ × × − = − × × × −

× × + × × ×→ = = °× + × ×

:, "n met un 5l( de 1; Dg de glae –1;2! dans 1;; l deau 1;;2! $(ute la glae +a-t-elle )(ndre Z 9i n(n0 quelle quantité de glae )(nd Z 9i (ui0 quelle est la température)inale du mélange Z

33


34/37

6G3 - Energie thermique – page 3A de 37

( )

Iés(luti(n

>u ma'imum0 si leau haude se re)(idit usque ;2!0 elle peut )(urnir une quanti té de

haleur égale . A-1J 1;; 1;; ; A1J;;

#a quantité de haleur néessaire p(ur ) (

!i sp oni 2l e ea u ea uQ c m t (/ = ∆ = × × − =

( )( )

ndre la glae est de

%-; 1; ; 1; 33A 1; 3:A

!(nlusi(n et d(n t(ute la glae +a )(ndre-

Puique que t(ute la glae +a )(n

n&cessaire glace glace fus ion !e la glace glace

! is po ni 2l e n &ces sa ir e

Q c m t c m

(/

Q Q

= ∆ + ×

= × × − − + × =

>

dre 1, leau ne se re)(idira pas usque ;2! et

%, leau pr(+enant de la glae )(ndue +a se réhau))er-

9(it la température )inale du mélange

!haleur perdue par leau haude . A-1J 1;

f

eau eau eau

t

Q c m t = − ∆ = − × ( )

( )

( ) ( )

; 1;;

!haleur gagnée par la glae .

3:A A-1J 1; ;

A-1J 1;; 1;; 3:A A-1J 1; ;

A-1J 1;; 1;; 3:AJ3-1

A-1J 1; A-1J 1;;

f

gl ace n&cess air e eau gla ce

f

f f

f

t

Q Q c m t

t

t t

t C

× −= + ∆

= + × × −

→ − × × − = + × × −

× × −→ = = °

× + ×

6, Wuelle d(it 4tre la +itesse dune 5alle de pl(m5 qui )rappe un (5stale indé)(rma5le

p(ur que le pl(m5 qui a+ant le h( est la température de %:2! s(it p(rté satempérature de )usi(n de 3%:2! "n supp(se que t(ute lénergie de la 5alle sert augmenter la température de ette m4me 5alle *!haleur massique du pl(m5 . ;013 J/g2!,

%

és(luti(n

#énergie inétique +a se trans)(rmer en haleur

F(us p(u+(ns d(n érire diretement

1 % % 13; 3;; %7 / 1;;: /% P2 P2

mv c m t v c t m s 0m 1= ∆ → = ∆ = × × = =

7, ?n yliste a5(rde une desente l(ngue de 3;;m et de pente H 38 a+e une +itesse de Dm/h > partir de et instant0 il esse de pédaler #a masse t(tale *h(mme \ mahine,est de ; [g Wuelle serait la +itesse en 5as si les )r(ttements étaient négligea5les Z >ause des )r(ttements0 le yliste arri+e en 5as a+e une +itesse de 36 Dm/h E+aluer la

perte dénergie méanique due es )r(ttements et la quantité de haleur équi+alente

3A


35/37

6G3 - Energie thermique – page 3: de 37

és(luti(n

appel . #a pente désigne la tangente de langle - #a hauteur de déni+ellati(n

est simplement sin - !ependant0 quand l angle est petit0 (n a tan sin

tan

Energie p(tentielle Energie i

1

l

1 l

αα α α

→ = α;

% %

% %

% %

nétique Energie méanique

1 1En haut tan tan

% %

1 1En 5as ;

% %

9i il ny a pas de )r(ttements0 il y a (nser+ati(n de lénergie méanique

1 1tan

% %

% ta

p c i 3 i

p c 3

i

E mg1 mgL E mv E mgL mv

E E mv E mv

mv mgL mv

v gL

= = α = = α +

= = =

→ = α +

→ =%

% Pn % P-J1 3;; ;-;3 13-:% /3-6

iv m s

α + = × × × + =

%

$en(ns (mpte maintenant des )r(ttements -

36En 5as0 la +itesse réelle est de 1; /

3-6

1> laquelle il (rresp(nd une énergie de .

%!(mme +u plus haut0 dans le as (C les )r(ttements s(nt nuls

r

r r

v m s

E mv

= =

=

%

la +itesse est 13-:% /

1> laquelle il (rresp(nd une énergie de .

%

#a di))érene entre es deu' énergies i nétiques (rresp(nd la perte dénergie

méanique qui sest dissipée s(us )(rme de h

v m s

E mv

=

=

% % % %

% %

aleur

1 1

% % %

J;13-:% 1; 331%

%

r r r

mQ E E mv mv v v

/

= − = − = −

= − =

, ?n patineur de 6; Dg lané la +itesse de : m/s se laisse glisser sur une patin(ire

h(riB(ntale usquau m(ment (C sa +itesse est réduite 1 m/s Wuelle est la quantité dehaleur dégagée au ni+eau des patins Z

( ) ( )

% % % %

; 1

Iés(luti(n

#a haleur dégagée est égale la +ariat i(n dénergie inétique .

1 16; : 1 7%;

% %Q m v v / = − = × × − =

3:


36/37


, ?n m(teur e'pl(si(n (ns(mme en 1 h0 A1; g dune essene d(nt la (m5usti(n(mplète dégage :;16; J/g 9ahant que la puissane du m(teur est de % !U0 aluler lerendement de elui-i *1 !U H 736 ],

és(luti(n

#a quantité dénergie dégagée en 1h est . (C est la haleur de (m5usti(n

et la quantité dessene (ns(mmée-

#a quantité dénergie deli+rée par le m( teur est . - (C est la p

c cQ m4 4

m

E P t P

=

=

( )

3

uissane et

le temps- 1h 36;;s

#e rendement est d(n .

% 736 36;;%:-J8

;-A1 :;16; 1;c

t

E Pt )

Q m4

=

× ×= = = =

× ×

1;, P(ur m(nter 1:;; Dg deau une hauteur de 33 m0 un m(teur (ns(mme 1 Dg dear5urant d(nt le p(u+(ir al(ri)ique est de :1;6 J/Dg !aluler le rendement de em(teur

1

%

1

6

%

és(luti(n

Energie néessaire p(ur m(nter leau .

Energie (ns(mmée par le m(teur .

1:;; P-J1 33endement . P-78

1 :-1;

eau

car2 c

eau

car2 c

E m g1

E m 4

m g1 E )

E m 4

==

× ×= = = =

×

11, #e m(teur dune grue méanique a une puissane de 11 D] > ause des pertes duesau' )r(ttements0 il na quun rendement de %;8 $r(u+er la quantité de ar5urant d(ntle p(u+(ir al(ri)ique est de %0%A1;A J/litre p(ur m(nter une masse de 1:;; Dg unehauteur de 1 m

és(luti(n

Energie néessaire p(ur m(nter la masse .

!ette énergie d(it 4tre déli+rée par le m(teur qui p(ur e )aire (ns(mme

une énergie égale . (C est le rendeme nt-

#a quant

masse

massecons

E mg1

E E )

)

=

=

A

ité de ar5urant néessaire sera d(n .

1:;; P-J1 1J:P-1 litres

- - %-%A 1; ;-%

F(te . lin)(rmati(n sur la puissane du m(teur est inutile-

cons masse

c c c

E E mg1V

4 4 ) 4 )

× ×= = = = =

× ×

36


37/37


1%, ?n m(teur a une puissane de 3;; ] p(ur 5rasser A; l deau En supp(sant que t(ut letra+ail a(mpli sert éhau))er leau0 (m5ien de temps )audra-t-il p(ur éle+er latempérature de leau de 72!

és(luti(n

Energie néessaire p(ur éle+er la tempér ature de leau .

$emps néessaire . (C est la puissane du m(teur

A1J; A; 73P;1 1h;: min

3;;

ea u ea u

ea u ea u

E c m t

E t P

P

c m t t s

P

= ∆

=

∆ × ×→ = = = =

13, $r(u+er le rendement idéal dun m(teur thermique qui re(it de la haleur A;;2! eten ède la température de 1;;2!

1

%

és(luti(n

1;; %73Il su))it dappliquer la )(rmule . 1 1 AA-6 8

A;; %73

' )

'

+= − = − =

+

1A, ?ne entrale életrique de 1X] a un rendement gl(5al de A;8 Wuelle quantité demaB(ut d(nt le p(u+(ir de (m5usti(n est A6;3: [J/[g (ns(mme-t-elle par (ur Z

és(luti(n

#a entrale déli+re en une (urnée une énergie de . - (C est le n(m5re

de se(ndes en une (urnée-

#a entrale (ns(mme d(n une énergie de . (C est le rendement

#a (ns(mmati(

cons

E P t t

E E )

)

=

=

6

3

n de maB(ut est d(n de .

- 1 1; %A 36;;A6P%

- ;-A A6;3: 1;

cons

ma"out

c c

E P t m 0g

4 ) 4

× × ×= = = =

× ×

+éérences1, PV`9IW?E0 Veht0 Editi(n de Q(eD0 I9QF %-777-;;1-6%, PV`9IW?E :ème0 ` Uer5ist0 > Qr(5(sia0 P Xaterne0 # Fahtergaele0 X

Uanderperren0 Editi(n de Q(eD0 I9QF %-;A;-%6%-A

Documents

Bon Photo Interieur Climatis Les Machines Thermiques