Aurelie mai 2001

énergie puissance

 

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1

pompe à chaleur
Une pompe à chaleur sert à chauffer un bâtiment. Ce convertisseur est alimenté en énergie électrique avec une puissance de 430 W. Il fournit une quantité de chaleur Q1, à raison de 5 106 J par heure et prélève une quantité de chaleur Q2 à une source froide (l'eau d'une rivière, d'un lac, ou l'atmosphère extérieure ).

Je calcule la quantité de chaleur Q2 (en J) prélevée par heure à la source froide.

énergie électrique reçue par heure : 430*3600 = 1,548 106 J

Q2 + 1,548 106 = 5 106 .

Q2 = 3,452 106 J.

Puissance électrique en watt fournissant la même quantité de chaleur Q1 directement par conversion de l'énergie électrique avec un rendement de 80%.

Avec un rendement de 100%, la puissance électrique serait : 3,452 106 / 3600 = 1389 W

en tenant compte du rendement de 80% :

puissance électrique consommée
puissance utile
pertes
100
80
20
x
1389

x = 1389*100/80 = 1736 W. 

  1.  

 

2

réaction nucléaire

 

Par radioactivité a le radium Ra (A= 226 et Z= 88) se désintègre en radon Rn (A=222 et Z= 86).

masses des atomes des nucléides :

mRa=226,025402 u ; mRn = 222,017570 u ; mHe = 4,00260 u ; 1u = 931,5 MeV

Energie libérée par la désintégration d'un noyau de radium :

perte de masse : 222,017570 - 226,025402-4,00260 = -5,232 10-3 u

énergie libérée : 5,232 10-3 * 931,5 = 4,876 MeV.
3

centrale thermique
Voici un extrait d'une brochure éditée par EDF :

Dans les centrales thermiques au gaz, on utilise le gaz naturel composé essentiellement de méthane. Une tranche de 125 MW brûle environ 30 103 m3 de gaz à l'heure. Si la centrale utilise le gaz fourni par les hauts fourneaux, il en faudra 10 fois plus pour fournir la même puissance pendant une heure. Volume molaire : 24 L/mol ; masse molaire (g/mol) C=12 ; H=1.

Sachant que le pouvoir calorifique du gaz naturel est égal à 55 MJ/kg, je calcule le rendement global de la central thermique ?

  1.  

Quantité de matière de méthane (moles) : 3 104 / 24 10-3 = 3/24 107 = 1,25 106 mol 

masse molaire de CH4 : 16 g/mol

masse de méthane : 16* 1,25 106 =2 107 g = 2 104 kg.

énergie libérée par la combustion du gaz par heure : 2 104 * 55 = 1,11 106 MJ

Puissance : 1,11 106 / 3600 = 305 MW

rendement : 125 / 305 = 0,41 = 41%.

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