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Mesures et calcul d'énergie, de puissance, de temps de mise en température

Un bouilleur en pyrex muni d'une épingle (ou résistance) électrique, est rempli avec 2.0 kg d'eau à 20°C. On applique une intensité I=6A, l'épingle étant alimentée en 220V (U=220V). La température du bouilleur augmente et atteint l'ébullition au bout de quelques minutes.

1°) Calculer la quantité d'énergie nécessaire pour faire passer l'eau contenue dans le bouilleur de 20 à 100°C.

2°) Calculer la puissance électrique fournie par l'épingle électrique, en W et en kJ.h-1.

3°) Calculer le temps nécessaire pour atteindre l'ébullition, en négligeant l'inertie thermique du pyrex et de l'épingle.

Données: Cpeau=4.18 kJ.kg-1.°C-1.

Réponse

Réponse

1°) Q=668.8 kJ, 2°) Φ=4752 kJ.h-1, 3°) t=8'27s

Correction

Correction

1°) La quantité d'énergie nécessaire pour faire passer l'eau contenue dans le bouilleur s'écrit Q=m×Cpeau×(100-20)=2×4.18×80=668.8 kJ.

2°) La puissance électrique fournie par l'épingle élecrique s'écrit Φ=U×I=6×220=1320 W, soit 1320×3600/1000=4752 kJ.h-1.

3°) Le temps nécessaire pour atteindre l'ébullition, càd 100°C, vérifie la relation Φ=Q/t, soit t=Q/Φ=668.8/4752=0.1407 heures, ou encore 0.1407×60=8.44 minutes, ou encore 0.1407×3600=507 secondes, càd 8 minutes et 27 secondes.