PHYSIQUE-CHIMIE
L'énergie et ses conversions
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Amérique du Sud • Novembre 2017
physique-chimie • 25 points
Énergie et vie quotidienne
Pour chauffer de l'eau, on peut utiliser différents appareils : un thermoplongeur, un réchaud à gaz, un réchaud électrique, un réchaud à alcool.
| Thermoplongeur | Réchaud à gaz |
|---|---|
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| ph © Full image/ stock.adobe.com |
| Réchaud électrique | Réchaud à alcool |
|---|---|
| ph © Vladimir Konjuskenko/Stock.adobe.com |
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document Plaques signalétiques de deux appareils électriques
| Thermoplongeur | Réchaud électrique |
|---|---|
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▶ 1. Donner la valeur de la puissance électrique du thermoplongeur. Justifier la réponse.
▶ 2. On utilise le thermoplongeur pour chauffer de l'eau pendant deux minutes.
Calculer, en joules, l'énergie électrique consommée par le thermoplongeur.
▶ 3. Les quatre appareils sont des convertisseurs d'énergie. Sur le schéma de conversion suivant, compléter les pointillés pour décrire la conversion d'énergie effectuée par le thermoplongeur. Faire de même pour le réchaud à alcool.
▶ 4. On souhaite comparer expérimentalement l'efficacité du réchaud à gaz et celle du réchaud électrique pour chauffer de l'eau. Pour cela, il faut se placer dans des conditions expérimentales bien choisies. Parmi les propositions suivantes, identifier celles qui satisfont aux conditions expérimentales à privilégier. Cocher la bonne réponse.
a) La quantité d'eau à chauffer :
☐ doit être identique pour les deux réchauds.
☐ peut être différente.
b) La température initiale de l'eau à chauffer :
☐ doit être identique pour les deux réchauds.
☐ peut être différente.
c) La prise en compte de la durée du chauffage :
☐ est nécessaire.
☐ n'est pas nécessaire.
d) Le récipient contenant de l'eau :
☐ doit être le même pour les deux réchauds.
☐ peut être différent.
▶ 5. Rédiger un protocole expérimental permettant de comparer l'efficacité d'un réchaud à gaz et celle d'un réchaud électrique. On pourra s'aider d'un schéma légendé.
Les clés du sujet
Comprendre les documents
Le document montre les caractéristiques du thermoplongeur et celles du réchaud électrique.
Répondre aux questions
▶ 1. Utilise tes connaissances et justifie ta réponse à l'aide des unités.
▶ 5. Un protocole doit être le plus précis possible. Un schéma rend le protocole bien plus clair.
Corrigé
▶ 1. La puissance électrique s'exprime en watts (W). La puissance du thermoplongeur est donc : P = 240 W.
▶ 2. L'énergie électrique est donnée par la formule :
remarque
Pour trouver l'énergie en joules, il faut convertir le temps en secondes.
E = P × t = 240 × (2 × 60) = 28 800 J = 2,88 × 104 J.
▶ 3. Pour le thermoplongeur :
Pour le réchaud à alcool :
▶ 4. Les conditions expérimentales à privilégier sont donc les suivantes.
info +
Pour comparer deux systèmes, il faut les placer dans des conditions identiques.
a) La quantité d'eau à chauffer doit être identique pour les deux réchauds.
b) La température initiale de l'eau à chauffer doit être identique pour les deux réchauds.
c) La prise en compte de la durée du chauffage est nécessaire.
d) Le récipient contenant de l'eau doit être le même pour les deux réchauds.
▶ 5. Pour comparer l'efficacité d'un réchaud à gaz à celle d'un réchaud électrique :
On verse 300 mL d'eau dans deux béchers identiques qui supportent le chauffage.
On plonge un thermomètre dans chaque bécher et on s'assure que la température des liquides est identique.
On place les béchers sur chaque réchaud que l'on met en marche simultanément.
On mélange les deux liquides à l'aide d'agitateurs, puis on arrête le chauffage par les deux réchauds simultanément.
On lit sur les thermomètres les températures atteintes par les liquides dans les deux béchers : le réchaud qui permet d'atteindre la température la plus élevée est le plus efficace.
conseil
Simplifie au maximum les réchauds : il suffit de dessiner des rectangles et de les annoter.
Schéma d'expérience pour comparer
l'efficacité de deux réchauds