Chapitre 1 : L énergie dans l habitat

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1 1 ère STI2D Thème : HABITAT Chapitre 1 : L énergie dans l habitat Notions et contenus Energie Puissance Conservation de l énergie Compétences attendues Citer différentes formes d énergies dans l habitat Exprimer la relation puissance-énergie Connaître les 2 échelles de température Connaître les ordres de grandeur des puissances de différents appareils habituels I. Energie et puissance Au cours de la première séance de TP, nous avions défini ensemble ce qu était l énergie et avions distingué les différentes formes qui pouvaient exister (cf. TP 1). L unité internationale de l énergie est le.. ATTENTION : il ne faut pas confondre l énergie et puissance! En effet la puissance désigne un débit d énergie : c est donc le rapport de la quantité d énergie sur le temps (en secondes) soit : P = Quantité d énergie temps Où P est exprimé en. (W), la quantité d énergie en.. (J) et le temps en secondes. Donc 1 W = 1 J/s. Dans l habitat l énergie consommée par les appareils est donnée en wattheure (Wh) ou en kilowattheure (kwh). 1 kwh = 1000 W 1 h = 1000 W 3600 s = 3, J Quelques ordres de grandeurs de puissances sont à retenir : Thermomètre auriculaire Téléphone portable TV en veille Lampe basse consommation Ordinateur Frigo Microonde Sèchecheveux Chaudière à gaz 2 mw 2-5 W 6 W 9 W 80 W 150W 700 W 2 kw 25 kw (Pour d autres appareils, consulter le livre page 57)

2 II. Conservation de l énergie a. Chaîne énergétique Comme la chimie, la physique est basée sur les principes de conservation (par exemple conservation de la masse lors d un changement d état). C est la même chose pour l énergie : elle se conserve. On schématise souvent cette conservation d énergie à l aide d un diagramme. Ce diagramme est plus communément appelé chaîne énergétique > Principe de conservation : Energie électrique = énergie lumineuse + énergie thermique b. Notion de rendement L énergie électrique que vous donnez à votre ampoule la convertit-elle totalement en énergie lumineuse utilisée pour éclairer votre chambre? NON Le rendement η (êta) désigne donc le rapport entre l énergie utile sur l énergie consommée (schéma ci-dessus). Il s agit d un pourcentage donc : η = Energie utile Energie consommée 100 III. L énergie thermique : 65 % de l utilisation d un habitat en France a. Quelle différence entre température et chaleur? La chaleur est par définition une énergie. Lorsqu on chauffe un corps solide ou liquide, la quantité de chaleur Q qu il reçoit (appelée aussi énergie thermique) est stockée sous forme d énergie interne U. La variation d énergie interne ΔU, est égale à la quantité de chaleur reçue : Q = U = m C m (T f T i )

3 Où m est la masse du corps en kg, T i et T f les températures à l état initial et final (en Kelvin*) et C m la capacité calorifique massique. La température est donc la conséquence de la chaleur : elle est directement liée à l agitation microscopique des particules qui constituent le corps. Plus la vitesse de ces particules augmente, plus la température est élevée. On définit la température absolue T en Kelvin, lorsqu a 0 Kelvin, les particules ne bougent plus du tout. Cette température est liée à la température θ en degré Celsius ( C) tel que : T(K) = θ( C) A quelle température en C, les particules du corps ne bougent plus du tout? b. Capacité thermique massique Pour expliquer simplement, le mot «capacité» renvoie au fait «d être capable de..». Ainsi la capacité thermique massique désigne la faculté d un corps à emmagasiner (restituer) de l énergie thermique. Voici quelques exemples de capacités thermiques massiques : Comment expliquer qu une roche vous paraisse plus chaude qu une cuillère?

4 1) Faire l activité 1 page 54 Depuis 2010, une loi a instauré l obligation pour les propriétaires d évaluer leur consommation énergétique dans leurs logements. Cette évaluation (quantitative) se nomme DPE (Diagnostic des Performances Energétiques). Le document ci-dessous est un exemple de DPE. Ceci est aussi rencontré lorsque vous achetez des appareils électroménagers. Une lettre est attribuée selon la valeur de puissance consommée par l habitat, par mètre carré et par an.

5 Rappel sur la notion de puissance vue au collège : En physique, la puissance est la quantité d'énergie fournie par unité de temps par un système à un autre. La puissance correspond donc à un débit d'énergie : deux systèmes de puissances différentes pourront fournir la même énergie, mais le système le plus puissant sera celui qui fournira cette énergie en une durée la plus courte. La puissance P et l énergie E sont liées par la relation P = E t Dans le système international (S.I.), la puissance P s exprime en watt (W) ; l énergie E en Joule (J) et la durée de l échange Δt en seconde (s). Dans la vie courante, l énergie E est plutôt exprimée en kilowattheure (kwh) : dans ce cas la puissance P est exprimée en kilowatt (kw) et la durée en heure (h). 2) Un particulier ayant tout récemment aménagé dans sa nouvelle maison, souhaite trouver un abonnement convenable chez EDF. Il possède de nombreux appareils nécessitant l énergie électrique. Voici un extrait des offres d abonnement ci-dessous : Puissance souscrite (kw) Réglage disjoncteur (A) Abonnement annuel TTC (euros) , , , , , , , ,82

6 Puissance souscrite (kw) Réglage disjoncteur (A) Abonnement annuel TTC (euros) ,46 VOTRE MISSION : Aidez-le à choisir le meilleur abonnement! AIDE 1 : Remplir le tableau (Annexe 1) correspondant à la consommation de tous les appareils de la maison AIDE 2 : La puissance souscrite correspond à la puissance supérieure à celle consommée dans la maison AIDE 3 : La puissance électrique est telle que P el = U I avec U, la tension en Volt, et I l intensité en Ampère.