Échanges d énergie thermique

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Pascale Brunelle
il y a 5 ans
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1 Notion d énergie Échanges d énergie thermique 1-1 Définition: Un système possède de l'énergie s'il est capable de fournir du travail mécanique ou son équivalent... Ex : Un moteur fournit du travail mécanique donc il possède de l'énergie. Cette énergie provient de la source d alimentation. Cette source d alimentation fournit de l énergie. Il y a ensuite une transformation de l énergie en énergie mécanique. 1-2 Notion de récepteur et de générateur Un. est un appareil qui transforme l'énergie en une autre forme d'énergie Énergie consommée Récepteur Radiateur Lampe Énergie utile fournie Énergie Moteur Accumulateur en charge Transformateur Un est un appareil qui transforme en énergie une autre forme d'énergie Énergie consommée Générateur Énergie utile fournie mécanique (travail) chimique rayonnante (lumière) Énergie thermique (chaleur) 1-3 Conservation de l énergie et rendement L énergie présente au départ avant sa transformation est récupérée sous une ou plusieurs formes. On parle de conservation de l énergie. Ex1 : Ex2 : Energie consommée :.. Radiateur Energie utile :. Energie consommée :.. Moteur Energie utile :. Energie perdue :. 1

Le rendement énergétique sera définit par le rapport entre l énergie utile et l énergie consommée : η =.

Unité usuelle d'énergie : le (unité des producteurs et distributeurs d énergie, par exemple EDF).

et énergie La puissance consommée par un appareil est l'énergie qu'il consomme pendant l'unité de temps. P=.. P en W E en.. et t en.

Autre unité de puissance : le cheval vapeur 1ch = 736 W Le rendement peut alors s écrire : η = E utile / E consommée =.

2 Le rendement énergétique sera définit par le rapport entre l énergie utile et l énergie consommée : η =. 1-4 Unités utilisées Unité légale d'énergie (système international) : Le. Unité usuelle d'énergie : le (unité des producteurs et distributeurs d énergie, par exemple EDF).. Autre unité en thermique : la calorie d un gramme d eau de 1 degré) 1 cal = 4,18 Joules (1 calorie = énergie pour élever la température 1-5 Relation entre puissance et énergie La puissance consommée par un appareil est l'énergie qu'il consomme pendant l'unité de temps. P=.. P en W E en.. et t en.. E en.. et t en. Ex : un radiateur de 1000 W consomme en 1h, 1 kwh. Autre unité de puissance : le cheval vapeur 1ch = 736 W Le rendement peut alors s écrire : η = E utile / E consommée =. 2-Différence entre énergie thermique et énergie mécanique Énergie thermique = Chaleur ( on la sent ) Énergie mécanique = Travail ( on la voit ) Ex : Ex : L'énergie est la capacité d'un système à produire un travail, entraînant un mouvement ou produisant par exemple de la lumière, de la chaleur ou de l électricité. C'est une grandeur physique qui caractérise l'état d'un système et qui est d'une manière globale conservée au cours des transformations.. (vaporisation, solidification ) (élévation de température). (lumière ) Énergie thermique ou Chaleur Energie mécanique ou Travail 2

3- Les formes de l énergie thermique Le transfert de l énergie thermique s effectue toujours du milieu le plus chaud vers le milieu le plus

Emetteur (T1) Récepteur (T2 < T1) Il y a 2 formes d énergie thermique : Chaleur sensible Qs C est l énergie apportée au système sous forme de

K -1 ) Ex : chauffage de l eau dans une casserole sur une cuisinière La chaleur sensible Qs est fonction de : - la variation de température

3 3- Les formes de l énergie thermique Le transfert de l énergie thermique s effectue toujours du milieu le plus chaud vers le milieu le plus froid, jusqu à l équilibre naturel des températures. Emetteur (T1) Récepteur (T2 < T1) Il y a 2 formes d énergie thermique : Chaleur sensible Qs C est l énergie apportée au système sous forme de chaleur et provoquant uniquement une élévation de température Matériau C (J.kg -1.K -1 ) Ex : chauffage de l eau dans une casserole sur une cuisinière La chaleur sensible Qs est fonction de : - la variation de température mesurée ΔT (en degrés Kelvin), - la masse du système M, - la capacité thermique massique du système C en J.kg -1.K -1 Q S = =.. Air 1000 Eau 4200 Béton 900 Laine de 670 verre Bois 2700 Alu 880 Acier 470 Inertie thermique Remarque : plus C est grand, plus. Pourquoi utiliser l eau comme fluide caloporteur? 3

Etude de cas : Quelle énergie pour chauffer le ballon d eau chaude de capacité 300 litres? T entrée = 25 C T sortie = 60 C Qs.. Qs Chaleur latente Q L C est l apport de chaleur qui provoque un.

L Quelle énergie faut-t-il pur faire fondre 1 kg de glace? Q L. Ci-contre les trois états de l eau avec le nom des changements de phase.

4 Etude de cas : Quelle énergie pour chauffer le ballon d eau chaude de capacité 300 litres? T entrée = 25 C T sortie = 60 C Qs.. Qs Chaleur latente Q L C est l apport de chaleur qui provoque un. (vaporisation, fusion ) sans élévation de sa température : - L est appelée.., ou.. Elle est exprimée en.., - M est la masse du système en kg. Q L = M. L Quelle énergie faut-t-il pur faire fondre 1 kg de glace? Q L. Ci-contre les trois états de l eau avec le nom des changements de phase. En rouge, les changements d état exothermiques (qui dégagent de la chaleur). En bleu, les changements d état endothermiques (qui absorbent de la chaleur). Remarque : vaporisation se dit aussi évaporation. Certains matériaux sont sélectionnés pour l'importance de leur chaleur latente à un niveau de température déterminé : ce sont les matériaux à changement de phase. 4

Exemples d applications basées sur la chaleur latente : le refroidissement pour une machine frigorifique s effectue grâce à un cycle de vaporisation et condensation d un fluide frigorigène.

5 Exemples d applications basées sur la chaleur latente : le refroidissement pour une machine frigorifique s effectue grâce à un cycle de vaporisation et condensation d un fluide frigorigène. Les isolants «à changement de phase» sont composés de bulles de cire qui fondent au soleil et se solidifient la nuit afin d accumuler ou restituer l énergie thermique sans provoquer de hausse de température. La fonte des bulles de cire absorbe de l énergie (stockage de chaleur dans la journée) et la solidification restitue de l énergie (restitution de chaleur la nuit) 4- Transferts thermiques différents modes de transferts thermiques L énergie thermique peut s échanger de 3 manières : -.: transfert de chaleur par. et de proche en proche au sein d un même corps, -..: transfert de chaleur. (possible entre deux corps séparés par du vide), - : transfert de chaleur animé de mouvements de brassage spontanés (convection naturelle) ou mécaniques (convection forcée). Par convention on comptabilise.. la chaleur que le système étudié reçoit et celle qu il cède à son environnement, conformément à notre ressenti. 5

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