Exercices Energie 1

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COMPRENDREL' ENERGI EETASSOCI ERÀSONUTI LI SATI ONDES

Ex e r c i c es

MODI FI CATI ONSDEL ’ ENVI RON ONNEME MENTL' ENERGI EETL ’ I MPACTDESON UTI LI SATI ONSURL ’ ENVI RON ONNEME MENT

EXERCICES

Exercices relatifs à l’objectif 1 Catégoriser les différentes sources d’énergie et distinguer les sources renouvelables des non renouvelables.

Exercice 1

a) Quel critère permet de décider si une source d’énergie est renouvelable o u non ? b) Cite deux sources d'énergie renouvelables d’après ton critère. c) Cite deux sources d'énergie non renouvelables d’après ton critère. Exercice 2

a) b) c) d)

Explique l’origine de l’énergie éolienne ? Explique l’origine de l’énergie géothermique ? Explique l’origine de l’énergie de la biomasse Explique l’origine de l’énergie hdraulique ?

Exercice 3

Explique pourquoi les énergies !ossiles sont considérées comme non renouvelables ? Exercice 4

a) Explique comment chau!!er chau!!er de l’eau " partir de l’énergie solaire ? b) Explique comment produire du courant électrique " partir de l’énergie solaire ? Exercice 5

Explique comment produire du courant électrique " partir de l’énergie nucléaire ? Exercice 6

a) #e quel quel phénomèn phénomènee le $oleil $oleil tire%t%il l'éner l'énergie gie qu'il qu'il raonne raonne depuis depuis plus plus de & milliards d'années ? l’hdrogène au sein du $oleil. b) our quelle(s) raison(s) ce ce phénomène phénomène ne durera%t%il pas éternellement éternellement ? Exercice 7

Quelles sont les sources d'énergie domestiquées par l'homme dont l'origine n'est pas solaire ? Quelle est alors en quelques mots leur origine ? Exercice 8

Cite les sources d'énergie d'origine solaire qui ne sont pas renouvelables et explique pourquoi. Exercice 9

Explique le phénomène qui est " l'origine de l'énergie éolienne.

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MODI FI CATI ONSDEL ’ ENVI RONNEME MENTL' ENERGI EETL ’ I MPACTDESON UTI LI SATI ONSURL ’ ENVI RONNEME MENT

Exercice 10

Explique en quelques phrases le phénomène qui est " l'origine de l'énergie hdraulique. Exercice 11

Explique en quelques phrases le phénomène naturel qui est " l'origine de l'énergie de la biomasse. Exercice 12

Explique pourquoi l'énergie nucléaire ne peut pas +tre considérée comme une source d'énergie renouvelable? Exercice 13

Explique la di!!érence entre un panneau solaire thermique et un panneau de cellules solaires photovolta,ques. photovolta,ques. convertissent la lumière la lumière en en électricité électricité.. Exercice 14

Quel est le phénomène phénomène " l'origine l' origine de l'énergie géothermique ?

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MODI FI CATI ONSDEL ’ ENVI RONNEMENTL' ENERGI EETL ’ I MPACTDESON UTI LI SATI ONSURL ’ ENVI RONNEMENT

Exercices relatifs à l’objectif 2 Modéliser le fonctionnement d’un dispositif au moyen d’un diagramme d’énergie.

Exercice 15

oici le schéma de principe du !onctionnement d'une centrale hdroélectrique.

a) / partir de ce schéma de principe établis le diagramme de !onctionnement d'une centrale hdroélectrique. b) / partir de son diagramme de !onctionnement établis le diagramme d'énergie d'une centrale hdroélectrique. 0ndique tous les trans!erts utiles de l'énergie ainsi que les principaux trans!erts inutiles de l'énergie. Exercice 16

oici le schéma de principe du !onctionnement d'une installation électrique solaire. a) / partir

de ce schéma de principe établis le diagramme de !onctionnement d'une installation électrique solaire. b) / partir de son diagramme de !onctionnement établis le diagramme d'énergie d'une installation électrique solaire. Indique tous les transferts utiles de l'énergie, ainsi que les principaux transferts inutiles de l'énergie.

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Exercice 17

oici le schéma de principe du !onctionnement d'une installation de chau!!age solaire.

Eau dans Eau dans le ballon le ballon de de Masse stockage

d’air en mouvement

a) / partir de ce schéma de principe établis le diagramme de !onctionnement d'une installation de chau!!age solaire (sans prendre en compte la chaudière d'appoint).

b) / partir de son diagramme de !onctionnement établis le diagramme d'énergie d'une installation de chau!!age solaire. 0ndique Exercice 18

oici le schéma de principe du !onctionnement d'une éolienne.

&

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a) / partir de ce schéma de principe établis le diagramme de !onctionnement d'une éolienne. b) / partir de son diagramme de !onctionnement établis le diagramme d'énergie d'une éolienne. Indique tous les transferts utiles de l'énergie, ainsi que les principaux transferts inutiles de l'énergie.

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Exercice 19

oici le schéma de principe du !onctionnement d'une centrale nucléaire.

a) b) c) d) e)

Que contient la cuve du réacteur de cette centrale ? Que contient le circuit primaire du réacteur ? 3e circuit secondaire ? / quoi sert le condenseur ? #'o4 provient l'eau du 5nuage5 qui sort de la cheminée de la centrale ? / partir de ce schéma de principe établis le diagramme de !onctionnement d'une centrale nucléaire. !) / partir de son diagramme de !onctionnement établis le diagramme d'énergie d'une centrale nucléaire. 0ndique tous les trans!erts utiles de l'énergie ainsi que les principaux trans!erts inutiles de l'énergie.

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Exercice 20

a) #écris une situation dans laquelle une partie d’un corps (solide liquide ou ga7eux) chau!!e une autre partie du m+me corps principalement par conduction. b) #écris une situation dans laquelle une partie d’un corps (solide liquide ou ga7eux) chau!!e une autre partie du m+me corps principalement par convection. c) #écris une situation dans laquelle un corps (solide liquide ou ga7eux) en chau!!e un autre (solide liquide ou ga7eux) principalement par conduction. d) #écris une situation dans laquelle un corps (solide liquide ou ga7eux) en chau!!e un autre (solide liquide ou ga7eux) principalement par raonnement thermique. Exercice 21

8n verse du thé bouillant dans une tasse. a) 9tablis le diagramme d’énergie de la tasse de thé. b) Que peut%on dire de l'évolution de la température du thé de la température de la tasse et du trans!ert de l'énergie entre le thé et la tasse ? c) our accélérer le re!roidissement d’un thé br:lant on transvase après quelques minutes le thé dans une seconde tasse. .Explique pourquoi le transvasement du liquide permet de re!roidir le thé plus rapidement. 8n verse deux décilitres d’eau bouillante dans une tasse blanche et deux décilitres d’eau bouillante dans une tasse noire. Etablis le diagramme d’énergie de l’eau qui re!roidit dans la tasse blanche. our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. a) Etablis le diagramme d’énergie de l’eau qui re!roidit dans la tasse noire. our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. b) révois dans laquelle des deux tasses l’eau re!roidira le plus rapidement. ;usti!ie ta réponse.

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Exercice 22

our re!roidir plus rapidement une tasse de thé on place un couteau métallique " l’envers dans la tasse (pointe du couteau dans le thé)dans la tasse . a) 9tablisEtablis le diagramme d’énergie de cette situation. b) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée au manche du couteau par convection ? ;usti!ie " l'aide de la dé!inition de la conduction. =on car aucun !luide en mouvement plus chaud que le manche du couteau ne lui trans!ère de l'éner gie. 3e trans!ert d'énergie entre la pointe chaude et le manche plus !roid du couteau se !ait par conduction (" l'intérieur du couteau). c) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée " l'air par convection ? ;usti!ie " l'aide de la dé!inition de la convection. 8ui 3'air autour de la tasse est réchau!!é par la tasse s'élève et est remplacé par de l'air plus !rais. d) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée " l'air par raonnement ? ;usti!ie " l'aide de la dé!inition du raonnement. 8ui la tasse et le thé ont une température plus élevée que le milieu environnant et trans!èrent de l'énergie par raonnement " celui%ci. e) Explique pourquoi le couteau permet de re!roidir le thé plus rapidement. 3e couteau permet d'accélérer le trans!ert de l'énergie du thé aux ob>ets qui l'entourent et au milieu environnant. En particulier le manche du couteau stoce de l'énergie. !) our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. Exercice 23

#ans un bécher on chau!!e de l’eau " l’aide d’un plongeur électrique. our atteindre plus rapidement la température d’ébullition on emballe le bécher et le plongeur dans une !euille de papier d’aluminium. a) Etablis9tablis le diagramme d’énergie de cette situation. b) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée " la !euille d'aluminium par conduction ? ;usti!ie our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique" l'aide de la dé!inition de la conduction. c) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée au bécher par convection ? ;usti!ie " l'aide de la dé!inition de la convection. d) . e) Explique pourquoi la !euille d’aluminium permet de chau!!er l’eau plus rapidement. Exercice 24

our accélérer le re!roidissement d’un thé br:lant on transvase le thé dans un second récipient. a) Etablis le diagramme d’énergie du thé qui re!roidit dans sa tasse avant son transvasement. our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. b) Etablis le diagramme d’énergie du thé qui re!roidit pendant son transvasement. our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. c) Etablis le diagramme d’énergie du thé qui re!roidit dans la seconde tasse après son transvasement. our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. d) Explique en conclusion pourquoi le transvasement du liquide permet de re!roidir le thé plus rapidement.

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Exercice 25

8n sort trois glaAons identiques du congélateur. 8n pose le premier sur un cube d’un décimètre% cube de bois le deuxième sur un cube d’un décimètre%cube d’aluminium et on immerge le troisième dans un décimètre%cube d’eau. 3e bois l’aluminium et l’eau sont initialement " température ambiante. a) Etablis pour chacun des glaAons le diagramme d’énergie de son réchau!!ement. b) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée aux glaAons par conduction ? ;usti!ie " l'aide de la dé!inition de la conduction. c) #ans cette situation de l'énergie est%elle trans!érée au bécher par convection ? ;usti!ie " l'aide de la dé!inition de la convection.our chaque trans!ert thermique explique s’il s’agit principalement d’un trans!ert par conduction par convection ou par raonnement thermique. d) révois lequel des trois glaAons sera entièrement !ondu en premier. ;usti!ie ta réponse.

B

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Exercice 26

oici le principe de !onctionnement d'une tour solaire " e!!et de cheminée (pro>et de uente el resno D province de Ciudad%eal en Espagne). #e l'air est chau!!é par e!!et de serre dans un vaste collecteur de 1 m de diamètre situé au niveau d'une plaine. Cet air est ensuite conduit par une cheminée de <2F m qui débouche en altitude (vitesse de l’air dans la cheminée G &1 mHh). I la base de la cheminée se trouvent des turbines permettant de produire de l'électricité. Ce sstème !ournit de l’électricité quasiment -& heures sur -&.

a) #écris le phénomène phsique " l'origine du mouvement de l'air exploité dans cette centrale électrique solaire. b) Etablis le diagramme d'énergie de la tour solaire " e!!et de cheminée lorsque celle%ci produit de l’électricité pendant le >our. Jrace en bleu les trans!erts utiles de l'énergie et en rouge les principaux trans!erts inutiles de l'énergie. c) Explique pourquoi cette centrale continue de !ournir de l’électricité pendant la nuit. Exercice 27

our chacune des sources indique sous !orme codée (la ou les) !orme(s) de l’énergie exploitable. a) Energie nucléaire (uranium) b) Energie !ossile (essence) c) Energie de la biomasse d) Energie solaire e) Energie éolienne *F

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!) Energie hdraulique g) Energie marémotrice h) Energie géothermique

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Exercice 28

Quelles sont principalement les !ormes de l’énergie qui varient dans les situations suivantes ? a) Kn coureur sur les *F premiers mètres d’un *FF mètres b) Kn coureur de *FF mètres après le !ranchissement de la ligne d’arrivée c) Kn coureur de *F'FFF mètres (" vitesse constante) Exercice 29

Quelles sont principalement les !ormes de l’énergie qui varient dans les situations suivantes ? a) Kn sauteur " la perche prenant son élan b) Kn sauteur " la perche au début de la phase ascensionnelle de son saut c) Kn sauteur " la perche " la !in de la phase ascensionnelle de son saut d) Kn sauteur " la perche dans la phase de chute du saut Exercice 30

Quelles sont principalement les !ormes de l’énergie qui varient dans les situations suivantes ? a) Kne lampe de poche en !onctionnement b) Kne machine " calculer solaire c) Kne bouilloire électrique chau!!ant de l’eau d) Kne boite " musique " ressort Exercice 31

a) Quelles sont les !ormes de stocage de l’énergie utilisées pour !aire rouler une voiture ? b) Quelles sont les sources d’énergie utilisées pour !aire rouler une voiture ? Exercice 32

#ans un dispositi!  quelle di!!érence  a%t%il entre un réservoir et un relais ? Exercice 33

8n chau!!e un verre d’eau dans un !our " micro%onde. a) Etablis le diagramme d’énergie de cette situation. b) 0ndique sur le diagramme les réservoirs et les relais. c) 0ndique sur le diagramme sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant. Exercice 34

Kn ascenseur électrique en cours de montée (" vitesse constante) . a) 9tablis le diagramme d’énergie de cette situation. b) 0ndique sur le diagramme les réservoirs et les relais. c) 0ndique sur le diagramme sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant.

*-

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Exercice 35

8n !ait briller une lampe au moen d'une cellule thermoélectrique dont une des !aces est en contact avec un récipient d'eau bouillante et l'autre avec un récipient d'eau glacée.

Image

9tablis le diagramme d’énergie de ce dispositi! cette situation. a) 0ndique sur le diagramme les réservoirs et les relais. b) 0ndique sur le diagramme sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant.

Exercice 36

Kne voiture " essence roule " vitesse constante. a) 9tablis le diagramme d’énergie de cette situation. b) 0ndique sur le diagramme les réservoirs et les relais. c) 0ndique sur le diagramme sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant. Exercice 37

oici le schéma de !onctionnement d'un !rigo dont le compresseur est électrique.

a) 9tablis le diagramme d’énergie de ce !rigo!rigo.

*1

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b) 0ndique sur le diagramme les réservoirs et les relais. c) 0ndique sur le diagramme sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant.

*&

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Exercice 38

Kn !rigo !onctionne au moen de cellules thermoélectriques dont une des !aces est en contact avec le milieu environnant et l'autre avec l'intérieur du !rigo. Ces cellules !onctionnent " l'aide d'une alimentation électrique. Cellule thermoélectrique

a) 9tablis le diagramme d’énergie de ceu !rigo. b) 0ndique sur le diagramme les réservoirs et les relais. c) 0ndique sur le diagramme sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant. Exercice 39

8n !ait briller une lampe au moen d'un accumulateur rechargeable. a) 9tablis le diagramme d’énergie de la charge de l'accumulateur ainsi que celui de la lampe en !onctionnement. b) 0ndique sur les diagrammes les réservoirs et les relais. c) 0ndique sur les diagrammes sous !orme codée les variations d’énergie de chaque composant.

*2

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Exercices relatifs à l’objectif 3 Calculer l’énergie thermique et mesurer l’énergie électrique nécessaire à l’élévation de température d’une quantité de matière donnée.

Exercice 40

n !rigo !onctionne au moen d'une cellule thermoélectrique. a) Kne b) Kne Exercice 41

#é!inis en quelques mots la chaleur massique d'une substance. Exercice 42

$i l'on !ournit la m+me quantité d'énergie " un ilogramme d’eau et " un ilogramme d’alcool tout deux initialement " température ambiante les deux liquides atteindront%ils la m+me température !inale ? ;usti!ie ta réponse. Exercice 43

8n trans!ère thermiquement 1F'FFF >oules " un ilogramme d'air " un ilogramme d'eau et " un ilogramme de verre initialement " -FLC. a) 3aquelle de ces substances atteindra%t%elle la température la plus élevée ? b) Calcule la température atteinte pour cette matière. Exercice 44

8n chau!!e 1 litres d'eau dans une casserole en cuivre de &FF g sur une plaque électrique. 8n constate qu'un iloMattheure (mesuré " l'aide d'un énergie%mètre) permet de chau!!er l'eau et la casserole de *
Quelle quantité d’énergie est%il théoriquement nécessaire (sans trans!ert inutile) " une !amille de & personnes pendant un mois pour sa consommation d’eau chaude ? Chaque personne consomme quotidiennement <2 litres d’eau chau!!és " 6FLC " partir d’eau " *-LC. Exercice 46

3e lac 3éman se réchau!!e sous l'e!!et du raonnement solaire. a) Calcule l'énergie !ournie par le raonnement solaire en une heure un >our ensoleillé du mois d'ao:t quand la puissance de ce raonnement est d'environ *FFF Matts par m .- 3a super!icie du lac 3éman est 2@F m - .

*6

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b) Calcule l'élévation de température du lac en sur!ace en supposant que toute l'énergie !ournie par le soleil (calculée en a)) est trans!érée thermiquement " l'eau des dix premiers mètres de pro!ondeur. c) En réalité l'élévation de cette température est beaucoup plus !aible. Comment l'expliquer ?

*<

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Exercice 47

Kne !amille de & personnes décide d'installer des capteurs solaires sur le toit de sa maison. /vant de se lancer dans l'aventure le père voudrait savoir de quelle quantité d'eau chaude il pourra disposer s'il respecte les recommandations d'installation qui sont de *2 m - de capteur par personne. Calcule la quantité moenne d'eau que l'installation peut chau!!er quotidiennement. 3a température de l'eau qui arrive dans la maison est de *-LC. 3a température de l'eau chaude est de 2@LC. 3’ensoleillement annuel " Nenève est de *-6F Oh par m -. Exercice 1

Kn radiateur électrique de - O !onctionne pendant < >ours. a) Quelle énergie a%t%il consommée ? éponse en >oules et en Oh . b) Quel est le co:t de cette consommation en !rancs (prix du Oh G -2 centimes) ? Exercice 2

Kne lampe de *FF O est allumée -& heures sur -& pour éclairer un garage souterrain. a) Quelle énergie consomme%t%elle en une année (162 >ours) ? éponse en Oh . b) Quel est le co:t de cette consommation en !rancs (prix du Oh G -2 centimes) ? Exercice 3

Quelle est la puissance d’un congélateur qui consomme *@ Oh d’énergie par >our ? Exercice 4

Quelle est la puissance d'un radiateur électrique qui consomme *F@F Oh par mois (de trente >ours) ? Exercice 5

Quelle est la puissance moenne d’un ordinateur qui consomme * Oh d’énergie par semaine de travail (2 >ours) sachant qu'il est allumé et utilisé *F heures par >our ? Exercice 6

Quelle est la puissance d’une lampe de poche qui consomme 16'FFF >oules d’énergie en deux heures ? Exercice 7

Kne lampe de *FF O a consommé *@’FFF >oules d'énergie. a) Combien de temps a%t%elle !onctionné ? b) P+me question pour une lampe de <2 O qui a consommé *2 ’FFF >oules d'énergie. Exercice 8

Kn !rigo de 6FF O a consommé BF Oh d'énergie. a) endant combien de temps a%t%il !onctionné ? b) P+me question pour un chau!!age électrique de 2 O qui a consommé <2F Oh d'énergie. Exercice 9

Kne télévision consomme environ * Oh d'énergie électrique en *F heures d'utilisation. Kne télévision éteinte mais en mode d'attente (stand% b) continue de consommer de l'énergie électrique. 9teinte elle consomme environ * Oh en *FF heures. a) $upposons que la télévision est allumée trois heures par >our en moenne. Combien de iloMattheures consomme%t%elle au total en une année ? b) Quel est le montant de la !acture d’électricité pour la télévision (prix du Oh G -2 centimes) ? *@

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c) Quel est le prix de la consommation en mode d’attente (stand%b) ? Exercice 10

our éclairer l’entrée d’une maison on allume une lampe électrique de 6F O de *Bh FF " @hFF. a) Calcule l’énergie consommée par cette ampoule pendant la nuit. b) Calcule le co:t annuel de cet éclairage en sachant que le prix du iloMattheure est de -1 centimes. Exercice 11

Kne bouilloire de *-FF Oatts a permis de porter " ébullition -FF ml d'eau en une minute et demie. 3a température initiale de l'eau était de -FLC. a) #é!inis " l'aide d'une phrase le rendement d'une bouilloire. b) Calcule le rendement de la bouilloire. c) Calcule la quantité d'énergie trans!érée inutilement par cette bouilloire " l'environnement. Exercice 12

8n charge un accumulateur " l'aide d'un chargeur d'une puissance de *- Matts pendant *F minutes. Kne !ois chargé l'accumulateur permet de !aire !onctionner une lampe de 2 Matts pendant -F minutes. a) #é!inis " l'aide d'une phrase le rendement d'un accumulateur. b) Calcule le rendement de l'accumulateur. c) Calcule la quantité d'énergie trans!érée inutilement par cet accumulateur " l'environnement. Exercice 13

3'installation électrique d'un chalet de montagne est alimentée par un panneau photovolta,que de F@ m-. /u milieu de la >ournée la puissance du raonnement solaire est de *FFF Matts par mètre carré ce qui permet d'alimenter l'ordinateur du chalet dont la puissance est de *-F Matts. a) #é!inis " l'aide d'une phrase le rendement d'un panneau photovolta,que. b) Calcule le rendement du panneau photovolta,que. Exercice 14

8n considère que la quantité d'énergie >ournalière nécessaire " un homme est en moenne de -2FF cal pour un homme et de -FFF cal pour une !emme (avec environ 1F minutes d'activité phsique par >our). 3a plus grande partie de cette énergie sert " maintenir la température du corps " 1
*B

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Exercice 15

our vivre tu as besoin pour une >ournée d’un apport énergétique égal " environ *-'FFF ;. a) épertorie ce que tu as mangé hier et " partir du tableau ci%dessous calcule l'apport énergétique correspondant. b) / partir du tableau ci%dessous compose ton repas de midi d’un apport énergétique égal " environ 6'FFF ; en tenant compte d’une alimentation équilibrée (62R glucides -FR lipides et *2R protéines). c) / partir du tableau ci%dessous compose les trois repas d'une >ournée qui permettent d'assurer l'apport énergétique quotidien en tenant compte d’une alimentation équilibrée (62R glucides -FR lipides et *2R protéines). Aliment

Energie glucides kJ

Energie protéines kJ

1 sandwich

300

130

!

"hips

#30

1!

1$0

1 barre de chocolat

1$!

%0

%%0

1 banane

3&0

1!

10

1 pomme

%!0

!

%0

1 tranche de pain

$&0

0

30

!

!

$!0

30 g de con'iture

!00

!

!

% dl de lait

1!!

130

300

(vomaltine

300

1)!

31!

% dl de l imonade

300

-

-

-

-

-

1 morceau de sucre

0

-

-

1 assiette de soupe

1!0

30

!0

1 portion de p,tes

&00

1)!

30

%00 g de pomme de terre

$!0

$!

10

1 portion de légumes

0

)0

10

1 salade avec sauce

30

30

%00

1!0 g de viande

-

)%0

1#00

1!0 g de poulet

-

)!0

3!0

1!0 g de poisson

-

)!0

%0

!0 g de 'romage

-

%)!

$1!

1 p,tisserie

)#0

!!

3!0

3 bonbons

130

-

-

1 l de sirop

%’!00

-

-

%0 g de beurre

*hé+ eau

-F

Energie lipides kJ

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Exercice 16

our comparer le rendement de trois dispositi!s de chau!!age on chau!!e avec chacun d'eux un litre d'eau " ébullition en partant d’eau initialement " -FLC. *. /vec une casserole sur une plaque de cuisinière électrique de -FFF Matts il a !allu huit minutes. -. /vec une bouilloire de *@FF Matts il a !allu trois minutes et &2 secondes. 1. /vec un !our " micro%onde de -1FF Matts il a !allu trois minutes et demie. &. /vec un plongeur électrique de *FFF Matts il a !allu six minutes. a) $ans !aire de calcul prévois lequel de ces quatre dispositi!s est le plus per!ormant et lequel est le moins per!ormant. ;usti!ie ton choix. b) Calcule le rendement de chacun de ces dispositi!s et classe%les du plus per!ormant au moins per!ormant. c) Calcule le prix du chau!!age d'un litre d'eau de -FLC " l'ébullition pour le dispositi! le plus per!ormant et pour le moins per!ormant. rix du iloMattheure G -2 centimes. d) 3equel de ces appareils a%t%il le plus d'impact sur l'environnement et pourquoi ? e) Calcule le pourcentage de l'énergie consommée trans!érée inutilement au milieu environnant par chacun des dispositi!s ? Exercice 17

8n chau!!e de l'eau " l'aide d'une bouilloire électrique de puissance égale " *FFF Matts. 3a température initiale de l'eau est de *2LC. a) Quelle quantité d'eau pourrait%on chau!! er >usqu'" <2LC en deux minutes avec une bouilloire idéale (de rendement égal " *FFR) ? a) Quelle quantité d'eau peut%on chau!! er >usqu'" <2LC en deux minutes avec une bouilloire dont le rendement est de @1R ? b) 8n prend une bouilloire deux !ois plus puissante (-FFF Matts) pour chau!!er la m+me quantité d'eau. $i le rendement reste le m+me combien de temps !audra%t%il pour chau!!er l'eau de *2LC " <2LC comme précédemment ?

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20121


Ex e r c i c es


Exercices relatifs à l’objectif 4 Conservation de l’énergie en quantité et dégradation en qualité.

Exercice 18

armi les di!!érentes !ormes d'énergie étudiées en classe lesquelles sont considérées comme nobles et lesquelles ne le sont pas ? Explique pourquoi. Exercice 19

ourquoi n' a%t%il pas de contradiction entre la conservation de l'énergie et sa dégradation ? Exercice 20

#u point de vue de l'environnement un moteur électrique est%il pré!érable " un moteur " explosion ? Exercice 21

Explique pourquoi un ilogramme d'eau !roide a une énergie plus dégradée qu'un ilogramme d'eau chaude ? Exercice 22

a) ait un schéma légendé d'un dispositi! qui modélise l'e!!et de serre ? b) Qu'appelle%t%on l'e!!et de serre ? Explique le phénomène. c) $upposons que le climat se réchau!!e comment interpréter ce réchau!!ement climatique " l'aide du modèle de l'e!!et de serre ? d) 3a sur!ace de la banquise dans l'hémisphère nord diminue. #'après le modèle de l'e!!et de serre quelles conséquences cela pourrait%il avoir ? Explique ton raisonnement. Exercice 23

a) Qu'est%ce que l'énergie grise ? b) echerche sur internet l'énergie grise nécessaire " la production d'un ilogramme de tomates en plein air l'été et sous serre en hiver. Quelle(s) conclusion(s) en tires%tu ? Exercice 24

3'énergie grise nécessaire " la production d'un !rigo est de @12 Oh. En sachant que la puissance moenne consommée par un !rigo de classe /S est de -& Matts calcule " combien d'année de !onctionnement correspond l'énergie grise nécessaire " sa production ?

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Exercices Energie 1

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