Détermination expérimentale d'une énergie de combustion

 Posté le February 22, 2022  |  3 minutes  |  639 mots  |  David Latreyte

Échanges d’énergie Combustible Énergie de combustion (en kJ/mol) Méthane 800 Méthanol 636 Éthane 1438 Éthanol 1326 Butane 2691 Butan-1-ol 2447 Octane 5200 Acide stéarique 10800 L’énergie de combustion est l’énergie libérée lors de la combustion d’une mole d’un combustible. Ce transfert thermique s’effectue sous forme de chaleur (transfert d’énergie thermique) $Q$. Lorsqu’un corps incompressible (solide ou liquide) reçoit (algébriquement) la chaleur $Q$, sa température $T$ évolue de telle sorte que $$ Q = m\; c\; (T_f - T_i)$$ où $m$ est la masse du corps, $c$ sa capacité thermique (calorifique) massique, $T_f$ sa température finale et $T_i$ sa température initiale. [Voir plus]
Énergie de combustion 

Exercices du chapitre

Chapitre 3,3

 Posté le February 4, 2021  |  3 minutes  |  518 mots  |  David Latreyte

Exercice n°11 : Transformateur Lien vers le Livre Scolaire Correction $m = \dfrac{N_2}{N_1}$ A.N. $m = \dfrac{115}{500} = \pu{0,23}$ $U_2 = m, U_1$ A.N. $U_2 = \pu{0,23} \times \pu{1000 V} = \pu{230 V}$ On sait que $P_1 = U_1 , I_1$, donc $I_1 = \dfrac{P_1}{U_1}$. A.N. $I_1 = \dfrac{\pu{11,5e3 W}}{\pu{1000 V}} = \pu{11,5 A}$ $I_2 = \dfrac{I_1}{m}$ A.N. $I_2 = \dfrac{\pu{11,5 A}}{\pu{0,23}} = \pu{50 A}$ D’où provient l’énergie communiquée au secondaire ? [Voir plus]

Optimisation du transport de l'électricité

Chapitre 3,2

 Posté le January 28, 2021  |  7 minutes  |  1482 mots  |  David Latreyte

Réseaux électriques et graphes Modélisation d’un réseau électrique Un réseau électrique fait apparaître : des sources (centrale nucléaire, station photovoltaïque, centrale géothermique, …) ; des cibles (usines, villes, villages, particuliers, …) ; des équipements intermédiaires, qui assurent les liaison entre les réseaux, ou alors l’élévation ou l’abaissement de la tension électrique (transformateurs). Si on représente chaque entité évoquée ci-dessus par un point et les câbles qui les relient par des traits, on forme une structure qu’on appelle graphe en mathmétique (ou en informatique). [Voir plus]

Exercices

Chapitre 2,4

 Posté le January 21, 2021  |  3 minutes  |  550 mots  |  David Latreyte

Exercice n° 1 – Le rendement global Accès à l'énoncé sur le Livre Scolaire Réponse Soient $r_1$, $r_2$ et $r_3$ les rendements de conversion des centrales nucléaires, d’acheminement de l’électricité et de conversion de l’énergie par la bouilloire. Alors, $r_1 = \dfrac{E_{\text{sortie centrale}}}{E_{\text{nucléaire}}}$ $r_2 = \dfrac{E_{\text{sortie prise élec}}}{E_{\text{sortie centrale}}}$ $r_3 = \dfrac{E_{\text{thermique}}}{E_{\text{sortie prise élec}}}$. On donc $E_{\text{sortie centrale}} = r_1 \, E_{\text{nucléaire}}$ $E_{\text{sortie prise élec}} = r_2 \, E_{\text{sortie centrale}}$ $E_{\text{thermique}} = r_3 \, E_{\text{sortie prise élec}}$. [Voir plus]

L'effet Joule

Chapitre 3,1

 Posté le January 20, 2021  |  3 minutes  |  450 mots  |  David Latreyte

Cette activité explique le phénomène de l’effet Joule, en précise les avantages et les inconvénients, et explique pourquoi la tension a une influence sur l’énergie dissipée par effet Joule. Documents Accès aux documents sur le Livre Scolaire Page Wikipedia sur les lignes à haute tension Exploitation Expliquer les inconvénients de l’effet Joule dans le transport de l’électricité. Réponse L’effet Joule a plusieurs inconvénients dans le transport de l’électricité. En effet, il est une perte d’énergie sous forme thermique (chaleur), l’élévation de température peut endommager le réseau (en entraînant la fusion des gaines par exemple) ou entraîner des incendies (depuis les boîtiers situés sur les pylônes). [Voir plus]
Tension  Courant électrique  Intensité du courant électrique  Ligne à haute tension  Effet Joule 

Énergie stockée dans un barrage

Chapitre 2,3

 Posté le January 14, 2021  |  3 minutes  |  462 mots  |  David Latreyte

Cette activité permet d’étudier une chaîne énergétique complète en partant de l’eau du barrage pour aller jusqu’à l’appareil électrique, et donc de calculer le rendement global du système. Chaque conversion énergétique entraîne des pertes plus ou moins importantes, les rendements des dispositifs ne sont pas égaux à 1. Documents Accès aux documents sur le Livre Scolaire Quelques ressources supplémentaires (pas indispensables pour répondre aux questions) : Principes des batteries Lithium-Ion : Usages des batteries au Lithium-Ion Les voitures du futur au Lithium-ion Exploitation Déterminer l’énergie nécessaire pour remplir complètement la batterie du smartphone. [Voir plus]
Rendement  Énergie 

Stockage de l’énergie

Chapitre 2,2

 Posté le January 14, 2021  |  2 minutes  |  215 mots  |  David Latreyte

L’objectif de cette activité est de décrire trois moyens utilisés pour stocker l’énergie : la STEP, l’accumulateur et le supercondensateur. Documents Accès aux documents sur le Livre Scolaire Exploitation Nommer la forme d’énergie stockée dans chacun des trois systèmes décrits. Réponse STEP : l’énergie est stockée sous la forme d’énergie mécanique (énergie potentielle de pesanteur). Accumulateur : l’énergie est stockée sous la forme d’énergie chimique. Supercondensateur : l’énergie est stockée sous la forme d’énergie électromagnétique. [Voir plus]

Production d'électricité sans combustion

Chapitre 2,1

 Posté le January 14, 2021  |  2 minutes  |  375 mots  |  David Latreyte

Le but de l’activité est d’identifier et de comprendre le fonctionnement de la plupart des moyens de production d’électricité sans combustion. Ces moyens de production sont intéressants, car ils émettent moins de dioxyde de carbone (gaz à effet de serre) que les centrales thermiques à flamme (à base de la combustion de charbon, pétrole ou gaz naturel). Documents Accès aux documents sur le Livre Scolaire Fonctionnement d'une pile à combustible Chaîne énergétique Lorsqu’on établit une chaîne énergétique, on fait apparaitre au minimum : [Voir plus]

4 Exercices

 Posté le January 7, 2021  |  4 minutes  |  779 mots  |  David Latreyte

Barrage hydroélectrique Énoncé Corrigé Si on note $P_f$ la puissance fournie par l’eau au barrage, on a : $$ r = \dfrac{P_u}{P_f} $$ On peut donc en déduire que $$ P_f = \dfrac{P_u}{r} = \dfrac{\pu{300 MW}}{\pu{0,82}} = \pu{366 MW} $$ Si on note $r$ le rendement global, $r_e$ le rendement de l’ensemble des autres éléments et $r_{alt}$ le rendement de l’alternateur, l’énoncé nous dit que ces grandeurs sont reliées par la relation : $$ r = r_e \cdot r_{alt} $$ On a donc aussi : $$ r_{alt} = \dfrac{r}{r_e} = \dfrac{\pu{0,82}}{\pu{0,85}} = \pu{0,96} $$ Le rendement de l’alternateur vaut 96 %. [Voir plus]

Comment fonctionne un capteur photovoltaïque ?

 Posté le December 10, 2020  |  9 minutes  |  1773 mots  |  David Latreyte

La théorie des bandes : conducteurs, isolants et semi-conducteurs Rappeler ce que l’on appelle « structure du cortège électronique » pour un atome isolé. Réponse Le cortège électronique d’un atome isolé est organisé en couches (et sous-couches) d’énergies possibles. On parle de quantification de l’énergie car leur nombre est infini mais pas continu (toutes les énergies ne sont pas possibles). Les électrons qui constituent ce cortège appartiennent donc à l’une de ces couches d’énergie. [Voir plus]
Conducteur  Semi-conducteur  Isolant  Jonction PN  Dopage  Éclairement