Physique-Chimie 3e
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Dossier Brevet
Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
De l'Univers aux atomes
Ch. 2
Les ions dans notre quotidien
Ch. 3
Quand les acides et les bases réagissent
Ch. 4
La masse volumique
Thème 2 : Mouvement et interactions
Ch. 5
Vitesse et mouvement
Ch. 6
Les forces
Ch. 7
Le poids
Thème 3 : L'énergie et ses conversions
Ch. 8
La conservation de l'énergie
Ch. 9
Résistance et loi d'Ohm
Ch. 10
Puissance et énergie en électricité
Thème 4 : Des signaux pour observer et communiquer
Ch. 11
Des signaux au-delà de la perception humaine
Brevet
Sujet 5 - Sujet brevet

Un problème de lave-linge

Introduction

Les appareils électriques sont classés depuis plusieurs années selon leurs performances énergétiques. Un étiquetage systématique a été adopté. Il résume les principales caractéristiques et performances de l'appareil. Doivent en particulier figurer sur cette étiquette :
  • la classe énergetique de l'appareil ;
  • les données de consommation de l'appareil ;
  • les données liées au bruit que produit l'appareil.

Partie 1
Énergie consommée par le lave-linge

Doc. 1
Le lave-linge.

Le lave-linge.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Un lave-linge est composé de deux éléments :
  • une résistance destinée à être traversée par un fort courant électrique et ainsi faire chauffer l'eau entre 30 °C et 60 °C par effet joule ;
  • un moteur destiné à faire tourner le tambour de la machine plus ou moins vite en fonction de la phase du lavage (lavage ou essorage).

Doc. 2
Caractéristiques du moteur électrique.

Phase du cycleDurée
(min)
Vitesse du rotor
(tr/min)
Vitesse tambour
(tr/min)
Puissance
(W)
Lavage4580050100
Essorage1511 500850300

Doc. 3
Caractéristiques de la résistance.

Puissance2 kW
Durée de chauffage20 min
Questions
1. Rappelle la relation entre la puissance P d'un récepteur électrique, l'énergie électrique E qu'il convertit et sa durée t de fonctionnement.

2. Pour chaque récepteur, calcule l'énergie convertie à chaque phase du cycle de lavage.

3. Calcule l'énergie électrique totale convertie au cours d'un cycle de lavage en W.h.

Partie 2
Classe énergétique du lave-linge

Doc. 4
Étiquette- énergie incomplète du lave-linge.

Étiquette- énergie incomplète du lave-linge.
Le zoom est accessible dans la version Premium.

Doc. 5
Efficacité énergétique d'un lave-linge.

Sur les étiquettes des appareils électroménagers est indiquée la classe énergétique, de A à G, A étant la classe la plus économique en énergie.

Récemment approuvées, les classes A+, A++ et A+++ permettent de classer les appareils très économiques comme ceci :
  • A+ : appareil plus économique de 10 % que la classe A ;
  • A++ : appareil plus économique de 20 % que la classe A ;
  • A+++ : appareil plus économique de 30 % que la classe A.
Pour le lavage, l'échelle d'e cacité énergétique est calculée pour une lessive sur le cycle « blanc » à 60 °C et ramenée à 1 kg de linge. L'unité est donc kWh/kg de linge.

A+++A++A+ABCDEFG
< 0,14< 0,15< 0,17< 0,19< 0,23< 0,27< 0,31< 0,35< 0,39< 0,39

D'après « Étiquette-énergie », Wikipedia.org.
Question
Pour l'achat d'un lave-linge il faut être particulièrement attentif à son cout économique (dépense en électricité et eau), sa capacité en kg et le bruit de l'essorage.

1. Trouve la classe énergétique du lave-linge en utilisant les résultats précédents et en considérant que le moteur et la résistance chauffante sont les seuls dispositifs convertissant de l'énergie.

Partie 3
Lavage à l'eau froide

Doc. 6
Schéma de principe d'un lave-linge.

Schéma de principe d'un lave-linge.
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Doc. 7
Symbole normalisé du fusible.

Symbole normalisé du fusible.
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Doc. 8
Valeurs nominales d'un lave-linge.

Valeurs nominales d'un lave-linge.
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Doc. 9
Valeurs mesurées par le réparateur.

U = 230 V I = 1,3 A
Questions
Le lave-linge ne lave plus correctement le linge. Le service après-vente envoie un réparateur qui met le lave-linge en route à sa puissance maximale. Il mesure la tension aux bornes de l'entrée du lave-linge et l'intensité du courant entrant dans l'appareil.

1. Doc. 6 Reproduis le schéma de fonctionnement du lave-linge en ajoutant les appareils de mesures utilisés par le réparateur.

2. Rappelle la relation entre la puissance, la tension et l'intensité du courant électrique.

3. D'après les documents à ta disposition, comment le réparateur a-t-il pu déduire de ses mesures que c'était le fusible de protection de la résistance qui avait grillé ?

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