Nom : ……………………………………… CI 5 : Caractériser les énergies PROBLEMATIQUE : Comment déterminer le rendement d’une bouilloire électrique ? et comment économiser de l’énergie ? Mise en situation : Marie a invité Inès à boire le thé. Marie se rend compte qu’elle n’a pas fait chauffer assez d’eau à la bouilloire. Elle décide donc de remettre de l’eau à chauffer dans la bouilloire. Inès lui dit que c’est dommage, elle aurait fait des économies d’énergie en chauffant de suite 2 fois plus d’eau en une seule fois que 2 petits volumes d’eau en 1 fois. Marie trouve cette idée ridicule car à puissance constante, chauffer un volume d’eau 2 fois plus important consomme 2 fois plus d’énergie car il faut 2 fois plus de temps à la bouilloire pour chauffer. Qui a raison ? TRAVAIL À EFFECTUER 1. Rappel Sur chaque appareil électroménager, il y a une plaque signalétique. C'est une étiquette portant toutes les indications concernant la fabrication de l'appareil. Elle se trouve souvent à l’arrière des appareils, et donnes des informations sur la marque, le modèle, la norme… Mais également des informations concernant le fonctionnement électrique de l’appareil On y trouve : - La tension nominale (du secteur) - La fréquence d’utilisation - La puissance nominale (P électrique reçue en fonctionnement normale) - Le fusible nécessaire à la protection. Compléter le tableau : Nom de la grandeur Unité (en toutes lettres) 230 V Tension Volt 50 Hz Fréquence Hertz 2 600 W Puissance Watt 16 A Intensité Ampère 2. Expérimentation 1) Sur la bouilloire du TP, Relever les caractéristiques électriques de la bouilloire : 1900 W P= ;U= 240 V 2) Rappeler la température d’ébullition de l’eau : 100 °C 3) Réaliser les manipulations suivantes en complétant le tableau : o Introduire 250 mL d’eau dans la bouilloire, introduire la sonde du thermomètre et fermer le couvercle. Relever la température initiale Ɵi. o Brancher la bouilloire sur le compteur d’énergie. o Démarrer simultanément la bouilloire et le chronomètre. o Relever la température et l’énergie consommée toutes les 15 secondes. o Arrêter les mesures à 95°C de l’eau. Relever la durée nécessaire pour chauffer : t et la température finale θf. Attention à ne pas vous brûler avec l’eau bouillante !!! 4) Refaire la même expérience avec 500 mL d’eau. Compléter le tableau : Masse m d’eau (kg) 250 mL 500 mL Température initiale θi (°C) 20.4 21 Température finale θf (°C) 96 96 Temps final t (s) 120 180 Energie électrique E consommée (J=Ws) 228 000 342 000 Energie électrique E consommée (Wh) 63 95 79 002 156 750 0,35 0,46 Quantité de chaleur Q reçue par l’eau (J) Rendement ƞ = Q (J) E (J) Rappel : Tp Bouilloire - 1L d’eau = 1kg - Q = m.c.(Ɵf – Ɵi) où c=4180 J.kg-1.°C-1 (pour l a c h a l e u r m a s s i q u e d e l’eau). -E=P.t Page 2 / 3 5) Tracer les courbes θ=f(t) et E=f(t) des 2 expériences précédentes : Θ (°C) E (Wh) t (s) 6) Expliquer les courbes ci-dessus : ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 7) Comparer E et Q. L’eau a-t-elle récupéré toute l’énergie qui lui a été fournie ? Expliciter. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 8) Si les valeurs trouvées pour E et Q sont différentes, calculer les pertes et faire une proposition permettant d’expliquer cette différence. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 9) Qui de Inès ou Marie a raison ? Justifier la réponse. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 10) Culture générale, regarder la vidéo « Une bouilloire naturelle Nature ». Tp Bouilloire Page 3 / 3
