Électrocinétique
Énergie, puissance et rendement
Caractéristiques de différents appareils électriques

Trois exercices sur la puissance, l’énergie et le rendement.

Article mis en ligne le 23 avril 2008
dernière modification le 28 août 2011

par Bernard Vuilleumier

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