QCM : transfert thermique, chauffe-eau solaire, fibre optique. Concours kin� Berck 2015

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7. Chauffe-eaun solaire.
Le capteur convertit l'�nergie solaire en �nergie thermique. Le fluide caloporteur v�hicule l'�nergie thermique directement dans l'�changeur thermique du ballon de stockage. L'�changeur transfert alors cette �nergie � l'eau sanitaire du ballon.
D�bit d'eau circulant dans le capteur solaire : D = 20 L/h ; temp�rature d'entr�e de l'eau T1 = 15�C ; temp�rature de sortie de l'eau : T2=42�C.
Puissance surfacique moyenne d'ensoleillement  P = 0,80 kW m-2.
Ceau = 4,2 103 J kg-1 K-1 ; surface du capteur S = 2,0 m2.
Calculer le rendement du capteur solaire( en %).
39 ; 43 ; 47 ; 54 ; 79 ; aucune r�ponse exacte.
Puissance solaire : P S = 0,80*2 = 1,6 kW.
D�bit massique : 20 /3600 = 5,55 10-3 kg /s.
Puissance thermique : D�bit massique Ceau (T2-T1) = 5,55 10-3*4,2 103*(42-15) =630 W = 0,63 kW.
Rendement : 0,63 /1,6 ~0,394 ( 39 %).

8. Transfert thermique.
Le mur d'un appartement est constitu� avant r�novation de l'ext�rieur vers l'int�rieur par :
1,5 cm d'enduit ( lenduit = 1,2 W m-1 K-1).
20 cm de b�ton ( lb�ton = 1,4 W m-1 K-1).
1, 0 cm de pl�tre ( lplatre = 0,70 W m-1 K-1).
On assimile ce mur sans ouverture � un rectangle de S = 20,0 m2.
Text = 8,0�C ; Tint = 21,0 �C.
Calculer le flux thermique ( en kW) � travers ce mur.
0,89 ; 1,0 ; 1,2 ; 1,5 ; 2,4 ; aucune r�ponse exacte.
R�sistance thermique R =(eenduit / + lenduit +eb�ton / lb�ton+eplatre / lplatre)/ S.
R =( 0,015 /1,2+0,20 /1,4 +0,010 /0,7) / 20,0 =8,5 10-3 K W-1.
Flux thermique : (Tint-Text) /R =13/(8,5 10-3)=1529 W ~1,5 kW.

9.
Lors de la r�novation on vient coller une �paisseur e de laine de verre entre le b�ton et le pl�tre afin de diviser ce flux thermique par quatre.
 Calculer e ( en mm). ( llaine = 0,040 W m-1 K-1).
10 ; 14 ; 17 ; 20 ; 31 ; aucune valeur exacte.
Nouveau flux thermique : 1529 /4 ~3,8 102 W.
Nouvelle r�sistance thermique du mur : R' =13/(3,8 102)=3,4 10-2 K W-1.
R' = R +e/(llaineS)  ; e = (R'-R)llaineS =2,55 10-2 *0,040 *20 =2,04 10-2 ~ 20 mm.
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10. Fibre optique.
Une fibre optique de longueur L = 20 km est utilis�e pour transmettre un signal num�rique. Puissance mesur�e � l'entr�e PE = 5,0 mW ; puissance � la sortie PS. Coefficient d'att�nuation lin�aire de cette fibre a = 0,33 dB / km.
L'att�nuation du signal est donn�e par A  = 10 log (PE/PS).
Combien y a t-il d'affirmations exactes ? 2.
- L'information est transmise dans la fibre sous forme de signal �lectrique ( faux).
Signal optique.
- L'att�nuation s'exprime en dB. Vrai.
A = aL.
- Le signal num�rique varie de fa�on continue au cours du temps ( faux).
- La puissance de sortie est 1,1 mW. Vrai.
A = 0,33*20 = 6,6 dB ; PS = 10-0,1A PE =10-0,66 *5,0 =1,1 mW.
- La perte de puissance en opourcentage lors de la transmission est de 22 % (faux).
(5-1,1) / 5 =0,78 ( 78 %).

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