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322-02 : Transfert de chaleur Exercices – CME4 1.2

Leçon N°2 :

Transfert de chaleur

Comprendre le cours

Exercice 1 : Pour chaque question, choisissez la (ou les) bonne(s) réponse(s).

1. Lorsqu’un corps chaud est mis en contact avec un corps froid…

De la chaleur est transférée du corps chaud vers le corps froid

De la chaleur est transférée du corps froid vers le corps chaud

Le corps chaud cède de la chaleur, le corps froid en reçoit

2. L’équilibre thermique d’un ensemble de corps isolé est atteint lorsque…

Tous les corps sont immobiles

Tous les corps sont à la même température

Le transfert de chaleur cesse entre les corps

3. Lorsque de la chaleur est transférée à un corps…

Sa température augmente toujours

Sa température diminue

Sa température peut rester constante

4. Lorsque de la chaleur est transmise par conduction…

Elle se propage dans le sens des températures décroissantes

Elle se propage dans le sens des températures croissantes

Elle se propage rapidement dans les matériaux bons conducteurs thermiques

Exercice 2 : Le lait cru pris à la température de 4°C doit être porté à la température de 90°C pour être pasteurisé. Calculer la quantité de chaleur Q qu’il faut fournir pour pasteuriser un litre de lait de masse 1,03 kg. Données : Chaleur massique du lait : C = 3 800 J/kg °C

Les exercices sur l’eau

Exercice 3 : Calculer l'énergie thermique Q nécessaire pour chauffer 200 L d'eau de 18°C à 60°C. Le résultat sera donné en kilojoules.

Exercice 4 : Un chauffe-eau contient 250 L d’eau à 16°C et il est thermiquement isolé. Calculer la quantité de chaleur nécessaire Q, en joules, pour amener la température de l’eau à 40°C.

Exercice 5 : Pour alimenter en eau chaude un lave-main, on utilise un chauffe-eau parfaitement isolé qui débite 6 litres d’eau par minute à la température de 70°C ; l’eau pénètre dans le chauffe-eau à 16°C. Calculer l’énergie gagnée par l’eau en une minute. Données : Capacité thermique massique de l’eau C = 4,190 kJ/kg.°C

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322-02 : Transfert de chaleur Exercices – CME4 2.2

Les exercices sur les températures et les échanges de chaleur

Exercice 6 : De l’eau et de l’huile On verse 100g d’eau dans un bécher placé sur un chauffe-ballon. On règle le chauffage pour que la température de l’eau s’élève de 12°C. Pendant la même durée, avec la même puissance de chauffage, on chauffe 100g d’huile. La capacité thermique massique de l’huile est trois fois plus élevée que celle de l’eau. Calculez l’élévation de température de l’huile.

Exercice 7 : Inventons l’eau tiède Un bécher contient 100g d’eau chaude à la température 1 = 60°C. On ajoute 200g

d’eau froide à 2 = 20°C. On agite et après stabilisation de la température, on

obtient 300g d’eau à la température 3 inconnue que l’on se propose de déterminer.

1. Quelle eau à céder de la chaleur lors du transfert thermique ? Quelle est la valeur de sa température initiale ? Quelle est l’expression de sa température finale ?

2. Quelle eau a reçu de la chaleur lors du transfert thermique ? Quelle est la valeur de sa température initiale ? Quelle est l’expression de sa température finale ?

3. Appliquez la relation Q = m.c (1-2) et établir une équation du

premier degré avec l’inconnue 3. Résoudre cette équation pour calculer 3.

Exercice 8 : Un bécher contient 150g d’huile à la température 1 = 40°C. On ajoute 300g d’huile froide à 2 = 23°C.

On agite et après stabilisation de la température, on obtient 450g d’huile à la température 3 inconnue que l’on se propose de déterminer.

Exercice 9 : Des réglets en polystyrène (PS) sont moulés dans une presse à injection. La masse d’un réglet est de 15 g. Les granulés servant à la fabrication des réglets sont à la température ambiante de 20°C. La température de mise en œuvre est de 210°C. Calculer, en joules, la quantité de chaleur nécessaire à l’injection d’un réglet. Données : Capacité thermique massique du polystyrène C = 1 340 J/(kg.°C)