Thème 3 : L’énergie et ses transferts / CHAP5 Energie et puissance

Janvier 2007 Janvier 2008 Janvier 2009 Janvier 2010 Janvier 2011 3484 DOC1 : Extrait d’une facture d’électricité donnant l’évolution de la consommation en kWh : Janvier 2007 Janvier 2008 Janvier 2009 Janvier 2010 Janvier 2011 3484 3464 4269 4047 4077 DOC2 : Extrait du descriptif d’un four

 Quelle est l’unité qui apparait sur la facture ? ▪ La facture d’électricité précise l’évolution de la consommation d’électricité en kWh  A quelle grandeur physique correspond-elle précisément ? ▪ Le consommateur d’électricité paie une quantité d’énergie consommée à son fournisseur   Sur les appareils ménagers utilisés par les particuliers, une autre grandeur est donnée par le fabricant. Quel est son nom et son unité ? ▪ Les constructeurs indiquent la puissance en watts (W) des appareils

 Comment réduire sa facture d’électricité ? ▪ Pour diminuer sa consommation d’énergie il faut diminuer la puissance des appareils et leur temps d’utilisation  Que peut-on en déduire quant au lien entre les différentes grandeurs énergie et puissance ? ▪ La puissance P (W) d’un appareil est une constante et ne dépend pas du temps d’utilisation ▪ L’énergie consommée E dépend de la puissance de l’appareil utilisé et de son temps d’utilisation

L'énergie électrique E qui nous est fournie par le réseau électrique est mesurée par un compteur placé à l'entrée de l'installation. Cet appareil est gradué en kilowattheure Les physiciens utilisent en général une autre unité : le joule J L’énergie consommée par un appareil de puissance P(W) fonctionnant pendant une durée Dt, est : h s W.h J

 Calculer l’énergie consommée lorsque le four fonctionne pendant 45 min 0,75 h t = 45 min = ¾ h = E = P x t = 650 x 0,75 = 487,5 W.h  Sachant que le prix du kilowattheure est en moyenne de 11 centimes, calculer  le prix de revient du chauffage E = 487,5 W.h = 0,5 kW.h ▪ Prix de revient : 0,5 x 11 = 5,5 centimes

DOC3 : Consommation annuelle moyenne de quelques équipements électroménagers

Le réfrigérateur américain consomme environ 1600 kWh/an  Sachant que le prix du kilowattheure est en moyenne de 0,11 euros, calculer : - le prix de revient annuel du fonctionnement d’un réfrigérateur américain - le prix de revient annuel du fonctionnement d’un réfrigérateur classique 1600 kW.h Le réfrigérateur américain consomme environ 1600 kWh/an ▪ Prix de revient annuel: 1600 x 0,11 = 176 euros

Le réfrigérateur classique consomme environ 400 kWh/an  Sachant que le prix du kilowattheure est en moyenne de 0,11 euros, calculer : - le prix de revient annuel du fonctionnement d’un réfrigérateur américain - le prix de revient annuel du fonctionnement d’un réfrigérateur classique 400 kW.h Le réfrigérateur classique consomme environ 400 kWh/an ▪ Prix de revient annuel: 400 x 0,11 = 44 euros

Le lave-linge consomme environ 0,96 kWh par cycle de lavage DOC4 : Étiquette « énergie »d’un lave-linge L’étiquette « Energie «  est obligatoire pour la plupart des appareils électroménagers mais aussi pour les lampes. Elle donne une idée de la consommation d’énergie de l’appareil en indiquant son efficacité énergétique, évaluée en termes de classes, notées de A++ à G, et permet au client de choisir entre différents modèles  Sachant que le prix du kilowattheure est en moyenne de 11 centimes, calculer le prix de revient d’un cycle de lavage Le lave-linge consomme environ 0,96 kWh par cycle de lavage ▪ Prix de revient du lavage: 0,96 x 11 = 10,5 centimes

 Interpréter les renseignements de l’étiquette. DOC5 : Lampe fluocompacte  Interpréter les renseignements de l’étiquette. ▪ Une lampe fluocompacte fonctionne 10 fois plus longtemps qu’une lampe à incandescence

Pour une heure de fonctionnement : Énergie lumineuse 2 W.h Lampe incandescente Énergie thermique Énergie électrique consommée 38 W.h 40 W.h Énergie lumineuse 2 W.h Lampe fluocompacte Énergie électrique consommée Énergie thermique 7 W.h 5 W.h

Pour une heure de fonctionnement : Énergie lumineuse 2 W.h ▪ Lorsqu’elle fonctionne pendant une durée Dt, une lampe fluocompacte de 7 W restitue la même énergie lumineuse qu’une lampe à incandescence de 40 W Énergie thermique Énergie électrique consommée Lampe incandescente 38 W.h 40 W.h Énergie lumineuse 2 W.h Énergie électrique consommée Énergie thermique Lampe fluocompacte 7 W.h 5 W.h

Pour une heure de fonctionnement : Énergie lumineuse 2 W.h ▪ Pour produire la même énergie lumineuse, les lampes économiques demandent donc beaucoup moins d’énergie que les lampes à incandescence. Énergie thermique Énergie électrique consommée Lampe incandescente 38 W.h 40 W.h Énergie lumineuse 2 W.h Énergie électrique consommée Énergie thermique Lampe fluocompacte 7 W.h 5 W.h

10 euros d’achat de lampes  Calculer le prix de revient de l’utilisation de lampes à incandescences de 40 W pour 10 000 h de fonctionnement, le prix d’achat de la lampe étant environ de 1 euro 10 000 h de fonctionnement nécessite d’acheter 10 lampes : 10 euros d’achat de lampes Energie consommée : 400 kW.h E = P x t = 40 x 10 000 = 400 000 W.h = Prix de la consommation : 400 x 0,11 = 44 euros Prix total : 54 euros

12 euros d’achat de la lampe  Calculer le prix de revient de l’utilisation d’une lampe fluocompacte de 7W pour 10 000 h de fonctionnement, le prix d’achat de la lampe étant environ de 12 euros 10 000 h de fonctionnement nécessite d’acheter 1 lampe : 12 euros d’achat de la lampe Energie consommée : E = P x t = 7 x 10 000 = 70 000 W.h = 70 kW.h Prix de la consommation : 70 x 0,11 = 7,7 euros Prix total : 19,7 euros