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La
disparition des ampoules � incandescence s’explique par le tr�s mauvais
rendement de cette technologie (de l’ordre de 5 %). Ces ampoules ont
une temp�rature de filament d’environ 2850 K.
A
quel type d’�nergie correspond les 5% du rendement ?
5 % correspond � la conversion d'�nergie �lectrique en �nergie
lumineuse ( partie visible du spectre ).
Pourquoi
les ampoules � incandescence ont un rendement si m�diocre ?
Utiliser la loi de Wien λmax T = A avec A =
2,898 10 -3 K.m-1 pour
justifier votre r�ponse.
lmax
= 2,898 10-3 / 2850 = 1,02 10-6
m = 1,02 �m. ( infrarouge).
Le rayonnement se situe principalement dans l'infrarouge.
Un cuisinier, travaillant dans un restaurant dans une station de ski �
2000 m d’altitude, souhaite conna�tre la temp�rature
d’�bullition de l’eau afin d’adapter le temps de cuisson des aliments.
La
relation entre pression saturante de l’eau (en bar) et la temp�rature
(en Kelvin) est donn� par la formule de Rankine : ln (ps)
= 13,7 – 5120 / T.
D�terminer
la temp�rature d’�bullition de l’eau dans ce restaurant.
A 2000 m, le graphe donne ps = 800 hPa = 8,00 104
Pa = 0,80 bar
ln ps = ln 0,80 = - 0,223 ; 5120 / T = 13,7 +
0,223 = 13,92 ; T = 5120 / 13,92 = 368 K ou 368-273 = 95 �C.
• Le GPL est un m�lange d’hydrocarbure l�ger, principalement constitu�
de propane et de butane. Il est utilis� comme carburant alternatif au
diesel. Pour simplifier les calculs, on assimilera le GPL au butane (C4H10).
Donn�es : masse volumique du butane dans les conditions de la r�action
: ρB= 585 kg.m-3.
Ecrire
la r�action de combustion compl�te du butane.
C4H8(g) + 6O2(g)--->
4 CO2(g) + 4H2O (g).
Un v�hicule consomme un volume VB = 6,5 litres
de butane pour 100 km parcourus.
Calculer
le nombre de moles de butane consomm�es pour 100 km parcourus.
M(butane) = 4*12+10 = 58 g/mol ; m = VB rB
=6,5 10-3 *585 = 3,80 kg =3,80 103
g.
n(butane) = m/M = 3,80 103 / 58 = 65,56 ~66 mol.
En
d�duire la masse de dioxyde de carbone produite.
n(CO2)=4 n(butane) = 4*65,56 = 262,2 mol.
m(CO2) = M(CO2 ) n(CO2)
= 44 *262,2 =11,5 kg pour 100 km ou 115 g par km parcouru.
Quelle
est la classe �nerg�tique de ce v�hicule ? Classe B.
Emission de CO2 inf�rieure � 100g/km : classe A
Emission de CO2 de 101g/km � 120 g/km : classe B
Emission de CO2 de 121g/km � 140 g/km : classe C
Emission de CO2 de 141g/km � 160 g/km : classe D
Emission de CO2 de 161g/km � 200 g/km : classe E
Emission de CO2 de 201g/km � 250 g/km : classe F
Emission de CO2 sup�rieure � 251 g/km : classe G.
Quel
mat�riau est apte � constituer une anode de protection contre la
rouille destin�e aux coques de navires ou aux ballons d’eau chaudes
? (Plusieurs r�ponses possibles)
Magn�sium, zinc, aluminium.
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Un
installateur d�cide d’utiliser le panneau solaire 185 W NU-185 (E1)
dont les caract�ristiques �lectriques et m�caniques sont d�taill�es
ci-dessous.
Dimension de la cellule : 156,5 mm2 ; nombre de
cellules et type de connexion : 48 mont�es en s�rie.
Dimensions du panneau solaire : 1318 x 994 x 46 ( en mm) ; poids : 16
kg ; r�sistance m�canique maximale 2400 N mm-2.
Pr�cisez
les natures des �nergies absorb�es et utiles pour un panneau
photovolta�que.
Un panneau photovolta�que convertit l'�nergie lumineuse en �nergie
�lectrique.
On cherche � d�terminer les caract�ristiques du panneau pour un flux
lumineux de 1000 W.m-2.
Calculer
:
• la puissance maximale d�livr�e par le panneau photovolta�que Pm,
Le graphe indique Pm = 180 W.
• la tension au point de puissance maximale Vmpp.
Le graphe indique Vmpp
= 24 V.
• l’intensit� du courant au point de
puissance maximale Impp.
Le graphe indique Impp
= 7,6 A.
Calculer
le rendement du panneau photovolta�que η.
Puissance lumineuse re�ue : surface *1000 = 1,318*0,994*1000 =1,319 103
W.
Puissance �lectrique maximale fournie : Vmpp Impp
=24*7,6 ~180 W.
Rendement = 180 / 1310 =0,137 ( 13,7 %).
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Donner la
tension � vide U0 et le
courant de court-circuit ICC du
panneau photovolta�que.
Calculer
la puissance �lectrique P(10 Ω) fournie par le panneau lorsqu’il est
connect� � une r�sistance R = 10 Ω.
P = U2mpp / R = 242/10
= 57,6 ~58 W.
Pour
quelle valeur de r�sistance R*, la puissance fournie serait-elle
maximale ?
R* =U2mpp
/ Pm =242/180=3,2 ohms.
Combien le
panneau comporte-t-il de cellules ?
48 cellules.
Quelle
est la tension �lectrique U aux bornes d’une cellule lorsque le panneau
solaire fournit la puissance maximale ?
Les cellules sont en s�rie ; les tensions s'ajoutent : Umpp
/ 48 = 24 / 48 = 0,50 V.
Quelle
est alors la valeur de l’intensit� I traversant cette cellule
?
I = Pm / Umpp = 180 / 24
= 7,5 A.
L’installation photovolta�que est dimensionn�e pour produire 9 kWc (le
kilo Watt cr�te (kWc) est une unit� de mesure de la puissance produite
par un panneau lorsque le flux lumineux est de 1000 W.m-2).
On estime le rendement global de l’installation � ηg
= 10 % en tenant compte du rendement des panneaux mais aussi de
l’orientation des cellules, des pertes �lectriques …
Quelle
surface de panneau doit-on installer pour produire 9 kWc ?
9 / 0,180 = 50 panneaux ; surface d'un panneau : 1,318*0,994 = 1,31 m2
; 50*1,31 = 65,5 ~66 m2.
Dans une r�gion o� l’irradiation solaire est de 1200 kW/m�/an, quel est
le revenu annuel de cette installation dans le cas o� le prix d’achat
est de 0,35 € / kWh ?
Puissance solaire : 1200 *66 =7,92 104
kW/an; puissance �lectrique 7,92 104
/ rendement global = 7,92 103 kW/an.
Revenu : 7,92 103*0,35 =2772 ~2,8 103
€.
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