Energies A1
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4° Energies Fiche d’Activité : 1/6 Efficacité énergétique CAPACITES : A1 Nom: Prénom: Classe: NIVEAU D’ACQUISITION : - Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques. 2 (« Je sais en parler ») Nous voyons de plus en plus de maison dites « écologiques » ou « à énergie positive ». Mais que signifient ces termes ? Et pourquoi ? C’est ce que nous allons essayer de trouver au cours de cette activité. I . Energie et consommation Quelle est l’unité officielle dans la vie courante de l’énergie ? ……………………………………… Mais ce qui est important de connaître également dans une maison, c’est la consommation ! Quel est le fournisseur d’électricité de votre maison ? C’est l’entreprise ………………… A quel endroit, dans la maison, peut-on voir le relevé de sa consommation ? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Et sur quel document ? Sur une …………………………………………….. A partir de la fiche Ressource R1, répondre aux questions ci-dessous. Qui est l’émetteur de ce document (l’entreprise) ? ………………………………………………………………. Qui en est le récepteur (et donc le client) ? …………………………………………………………….. Quel est le montant prélevé ? ………………………………… En quelle unité est exprimée la consommation ? En ……………………. Quelle a été la consommation de février ? ………………………………. Quelle est l’origine de l’électricité produite par ce fournisseur (en pourcentage) ? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Par quel moyen sera payée cette facture ? ……………………………………………………………………… 4° Energies Fiche d’Activité : 2/6 Efficacité énergétique A1 Nom: Prénom: Classe: II . Comparer la quantités d'énergie consommée 1) Comparaison de 2 écrans d’ordinateur Quelles différences voyez-vous ? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Y-a-t-il une différence au niveau de la résolution (nombre de points que l’on peut afficher sur l’écran) ? ……… Quelle est la différence la plus marquante ? …………………………………………………………………………………………………………………….. Sur une journée, l’ordinateur sera utilisé en moyenne 4h. Quelle économie peut-on réaliser avec l’écran plat ? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. En sachant que le coût du kWh est d’environ 0,20 €, quelle économie peut-on réaliser par an ? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Remarque : La mise en veille est à l’origine d’un important gaspillage d’énergie, elle peut représenter une consommation annuelle d’environ 700kWh/h sur la base de l’ensemble des appareils utilisés par une famille de 4 personnes…. A méditer… 4° Energies Fiche d’Activité : 3/6 Efficacité énergétique A1 Nom: Prénom: Classe: 2) Comparaison de 2 lampes Un réveil plafond produit de la lumière tricolore afin de créer une atmosphère apaisante dans la pièce (Luminothérapie). Il emploie 3 DEL. Il existe d’autres réveils plafonds qui emploient d’autres moyens d’éclairage. A l’aide des renseignements ci-dessous vous allez donc comparez leur consommation d’énergie. Réveil plafond A: -Puissance de chaque DEL P = 1,5 W Réveil plafond B: -1 ampoule basse consommation P = 9 W Sachant qu’une énergie consommée est égale au produit de la puissance (en Watt) par le temps d’utilisation (en Heure): E = P x t -Calculer la consommation d’énergie pour chaque réveil plafond pour 1 jour. -Convertissez vos résultats en KWh (Kilo Watt heure). -Quel est le réveil plafond qui consomme le moins ? ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… 3) Comparaison de modes de chauffage A l’aide de l’outil Internet et des renseignements ci-dessous vous allez comparez la consommation d’énergie pour des différents mode de chauffage d’une maison. Votre maison a besoin de 14 600 Kwh d’énergie utile pour être chauffée durant 1 année. La devise est en Euro. Allez sur le site http://p.rozet.free.fr/Pages_fr/comparatif-couts-chauffages.php Imprimez les résultats et collez le tableau au dos de cette feuille. Quel type de chauffage choisiriez-vous pour votre future maison et pourquoi ? ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… 4° Energies Fiche d’Activité : 4/6 A1 Nom: Prénom: Efficacité énergétique Classe: III . Etiquette énergétique Voici une étiquette trouvée sur un appareil électroménager De quel appareil électroménager s’agit il ? …………………………………………………..………….. Pouvez-vous expliquer ce que signifie cette information ? …………………………………….…………………………. …………………………………….…………………………. …………………………………….…………………………. Et celle-ci ? …………………………………….…………………………. …………………………………….…………………………. Et celles là ? …………………………………….…………………………. …………………………………….…………………………. …………………………………….…………………………. Quel est ce logo ? Il s’agit du logo de …………………………...………… Pourquoi impose t - on aux fabricants de fabriquer des appareils de plus en plus économe en énergie ? ………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………. 4° Energies A1 Fiche d’Activité : 5/6 Nom: Prénom: Efficacité énergétique Classe: CAPACITES : NIVEAU D’ACQUISITION : 2 (« Je sais en parler ») - Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique. IV . Nature des énergies A l’aide de vos connaissances de 6ème et 5ème et en vous aidant du site : http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/playBac/03-sources-energie.html citer quelques sources d’énergies. Sources d’énergie non renouvelables …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… …………………… Sources d’énergie renouvelables …………………… …………………… …………………… Problème à résoudre: Quelles est la natures des énergies nécessaires au fonctionnement des objets techniques dans une maison. Complétez le tableau ci-dessous. Les objets techniques de la maison Chaîne Hi-Fi Lampe Téléviseur Cheminée Portail automatisé Table de cuisson à gaz Radiateur fioul Pompe à chaleur Énergie d’entrée utilisée Electrique Ressources naturelles à partir desquelles elles peuvent être produites Eau, vent, uranium ... Renouvelable ? Oui Non X X Effet produit par l’objet technique Son 4° Energies A1 Fiche d’Activité : 6/6 Nom: Prénom: Efficacité énergétique Classe: Pour faire fonctionner nos objets techniques, on utilise plusieurs types d’énergies. On les trouve soit à l’état naturel ou bien on les transforme avant d’être utilisées. On les classe en 2 catégories : les énergies non renouvelables et les énergies renouvelables. En vous aidant de vos connaissances de 6ème et 5ème et du site : http://www.edf.fr/html/ecole_energie/ LES ÉNERGIES NON RENOUVELABLES Définition : Sources d’énergie LES ÉNERGIES RENOUVELABLES Définition : Energie Transformée en énergie…..……… grâce à ……………... Sources d’énergie Pétrole Eau des rivières Gaz Soleil Charbon Chaleur du sous sol Uranium Bois et déchets Complétez le tableau Vent Energie Transformée en énergie……..… grâce à ………….... 4° Energies Fiche Ressource : Efficacité énergétique R1 Nom: Prénom: Classe: 4° Energies Fiche de Connaissance : C1 Nom: Prénom: Efficacité énergétique Classe: CAPACITES : NIVEAU D’ACQUISITION : - Comparer les quantités d’énergie consommée par deux objets techniques. 2 (« Je sais en parler ») - Indiquer la nature des énergies utilisées pour le fonctionnement de l’objet technique. 2 (« Je sais en parler ») I . Définition de l’efficacité énergétique Rapport entre la production utile de la machine et ce qui est dépensé pour la faire fonctionner. A différencier du rendement. L’efficacité énergétique d’un objet est exprimée par une lettre, de A pour ceux qui ont la meilleure efficacité énergétique à G pour ceux qui ont la plus mauvaise. Chaque objet vendu est muni d’une « Etiquette Energie ». Elle indique son efficacité énergétique ainsi que ses caractéristiques techniques principales. II . Nature des énergies Parmi les énergies consommées pour le fonctionnement des objets techniques, on distingue celles dont les sources sont renouvelables et celles dont les sources ne le sont pas. Elles produisent lumière et chaleur nécessaires à notre confort. Energie mécanique Chaleur du sous sol - Bois III . Energie consommée L’énergie consommée est égale au produit de la puissance par le temps d’utilisation: E = P x t Exemple : une ampoule de puissance qui fonctionne pendant un temps consomme P= 60 Watt t = 5 heures P x t = 60 x 5 = 300 Wh. 4° Energies Fiche d’Activité : 1/3 Gestion de l’énergies, régulation CAPACITES : A2 Nom: Prénom: Classe: NIVEAU D’ACQUISITION : - Identifier dans la chaîne de l’énergie les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du confort. 1 (« Je sais ») I . La chaîne de l'énergie 1) QUESTION : Comment est fabriquée l’eau chaude dans votre maison ? …………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………….. Voici le système utilisé au collège : Il s’agit d’un ballon (cumulus) qui comporte des éléments électriques chauffants (résistances). Essayez d’expliquer le principe de fonctionnement : ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………… 4° Energies Fiche d’Activité : 2/3 Gestion de l’énergies, régulation A2 Nom: Prénom: Classe: 2) Cherchez les définitions des mots suivants : Thermique: …………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………... Ballon: …………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………... Résistances chauffantes: ……………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………... Tuyaux: ………………………………………………………………………………………………………... …………………………………………………………………………………………………………………... Thermostat: ……………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………... Electrique: …………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………... et complétez alors le schéma ci-dessous : 4° Energies Fiche d’Activité : 3/3 Gestion de l’énergies, régulation A2 Nom: Prénom: Classe: 3) Régulation du courant : Sur votre objet technique, le réveil plafond, un composant électronique permet de réguler l’énergie électrique utilisée par les DEL. A l’aide de la ressource ci-dessous, répondez aux questions suivantes : Quel est le composant qui permet de gérer l’énergie électrique utilisée par les DEL ? ……………………………………………………………… Citez la phrase qui a induit votre réponse. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… Quelle sera la résistance du composant si l’alimentation est de 4 V. Refaire les calculs comme cidessous. ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… LES DIODES ÉLECTROLUMINESCENTES (DEL ou LED) : Signalisation : Vous avez tous dû voir dans les appareils électroniques ces petits points lumineux rouges, verts et jaunes ce sont les DELS. Elles permettent de visualiser la mise sous tension d’un appareil ou le fonctionnement d’un circuit. Eclairage : Nous pouvons voir maintenant les feux arrières de voiture, les lampes torches et autres ampoules domestiques équipés de diode haute luminosité. Cet éclairage est très puissant et la consommation est insignifiante si l'on compare ce composant au méchant filament de la lampe. Constitution : Lors du passage du courant dans la diode, son coeur en silicium émet des photons, des molécules lumineuses. Les dels sont moulées dans un corps translucide qui leur permet d’émettre cette lumière. Les différentes couleurs sont obtenues par l'adjonction de gaz et de matériaux différents dans ce tout petit noyau. Le seuil de conduction varie selon la couleur émise entre 1,6 V et 2,4 V. L’intensité du courant est comprise entre 15 mA et 25 mA. Caractéristiques des diodes électroluminescentes : Tension directe (tension qu’elle peut supporter) 2,2 V, Intensité directe 15 à 25 mA. On voit que la tension d’alimentation et l’intensité directe sont très critiques et qu’il ne faut pas dépasser ces valeurs. Il est impératif de placer une résistance en série sur l’anode pour protéger la DEL sinon poummm !. Prenons un exemple : vous travaillez avec des circuits intégrés et vous avez une tension d’alimentation de 5 V et la DEL, elle, ne supporte que 2 V. Il faut donc faire chuter la tension de 5 V à 2 V pour ne pas la détruire. De quelle valeur doit être cette résistance ? La loi d’ohm donne U = R x I avec U tension en volts, I'intensité du courant en ampères et R résistance en ohms. On peut écrire U = U1 + U2 U 2 = U - U1 U2=5-2=3V On prend I = 20 mA = 0,02 A qui est l'intensité moyenne supportée. U 2 = R.I d'où R = U2 / I donc R = 3 / 0,02 R = 150 Ohms Il existe des DELS avec résistances intégrées prévues soit pour 5 V soit pour 12 V en alimentation. 4° Energies Fiche de Connaissance : Gestion de l’énergies, régulation CAPACITES : - Identifier dans la chaîne de l’énergie les composants qui participent à la gestion de l’énergie et du confort. C2 Nom: Prénom: Classe: NIVEAU D’ACQUISITION : 1 (« Je sais ») I . La régulation La régulation permet de maintenir la température ambiante à une valeur choisie qu’on appelle température de consigne. II . La programmation La programmation elle permet de faire varier la température de consigne en fonction : Du moment de la journée (jour/nuit). Du jour de la semaine. De l’occupation des lieux. Des différentes pièces (chambres/salon/cuisine/…) III . Les composants
