Énergie, puissance et rendement

Caractéristiques de différents appareils électriques
mercredi 23 avril 2008
par  Bernard Vuilleumier
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Situation
Vous faites chauffer une masse m d’eau de la température initiale θ1 à la température finale θ2 au moyen de divers appareils électriques soumis à une tension U et vous effectuez les mesures suivantes :


Appareil 1
Vous mesurez la quantité d’énergie électrique E fournie à l’appareil ainsi que le temps t nécessaire pour atteindre la température finale. Exprimez puis calculez :

  • la puissance électrique P de l’appareil
  • son rendement η
  • le coût de l’opération si le kWh est vendu 20 centimes.

Données numériques : m=2 kg, θ1=13° C, θ2=98° C, U=220 V, chaleur massique de l’eau c=4.18 × 103 J par kg et par °C, E=0.6 kWh, t=10 minutes.

- Rép. 3600 W, 33%, 12 cts.


Appareil 2
Vous mesurez la puissance P dissipée par l’appareil ainsi que le temps t nécessaire pour atteindre la température finale. Exprimez puis calculez :

  • l’énergie électrique E transformée en J
  • le coût de l’opération si le kWh est vendu 20 centimes
  • le rendement η de l’appareil.

Données numériques : m=2 kg, θ1=13° C, θ2=98° C, U=220 V, chaleur massique de l’eau c=4.18 × 103 J par kg et par °C, P=1200 W, t=20 minutes.

- Rép. 1’440’000 J, 8 cts, 49%.


Appareil 3
L’appareil comporte les indications suivantes : 220 V, 900 W et le constructeur affirme que son rendement vaut 80%. Exprimez puis calculez :

  • le temps (en s) qu’il faudra à cet appareil pour chauffer l’eau
  • l’énergie électrique transformée (en J)
  • le coût de l’opération si le kWh est vendu 20 centimes.

Données numériques : m=2 kg, θ1=13° C, θ2=98° C, U=220 V, chaleur massique de l’eau c=4.18 × 103 J par kg et par °C, P=900 W, η=80%.

- Rép. 987 s, 888’250 J, 5 cts.

Résultats


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