TP : Chaîne énergétique

Objectifs de la séance

  • Schématiser une chaîne énergétique
  • Évaluer et mesurer des énergies consommées, transformées et stockées
  • Réaliser un bilan énergétique
  • Calculer un rendement

Chauffer de l'eau

Plusieurs modes de chauffage électriques permettent de chauffer de l'eau à la maison : une bouilloire, le four à micro onde, une casserole sur une plaque à induction etc.


Il est possible de calculer l'énergie stockée une masse d'eau lors de son chauffage d'une température initiale Ti à une température finale Tf . Pour cela on utilise une grandeur caractéristique de l'eau : sa capacité thermique massique notée ceau.


L'énergie thermique Q stockée vaut :

Q=m_{eau} \times c_{eau} \times (T_f-T_i)


Donnée : c_{eau}=4 180 J.kg^{-1}.K^{-1}

bouilloire électrique
Manipulations
Après avoir eu l'accord du professeur, chauffer l'eau pendant 50 secondes.
Questions
Calculer le rendement de la bouilloire électrique.
Analyse complémentaire
Reproduire l'expérience avec d'autres moyens de chauffage (plaque à induction avec et sans couvercle, four à micro ondes et conclure.

RESULTATS EXPERIMENTAUX

La bouilloire a une puissance électrique de 2,2 kW.

Si on chauffe 500g d'eau la température passe de 16°C à 58°C en 50s.


Avec une plaque à induction de 1600 W l'eau gagne 30°C pour la même durée de chauffage et 32,5°C si on met un couvercle.


Le four micro onde de puissance 1400 W permet une élévation de température de 15°C dans le même temps.

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