Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 16
Exercice corrigé

Panne de chauffage

Énoncé
RAI/MOD : Utiliser avec rigueur le modèle de l'énergie
APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
Compétence(s)
Un immeuble est modélisé par un parallélépipède de m de hauteur, de longueur m et de largeur m. La résistance thermique surfacique est égale à m2·K·W-1 et tient compte du transfert thermique par convection. La température y est supposée homogène, égale à °C.
On estime qu'une population de cent personnes vit à l'intérieur. Chacune de ces personnes échange un flux thermique de l'ordre de W avec l'air à l'intérieur de l'immeuble. Seules les faces séparant l'air extérieur et l'immeuble contribuent aux pertes thermiques du bâtiment.

1. Déterminer la surface totale séparant l'air intérieur et l'extérieur.

2. Calculer la puissance du chauffage à installer dans l'immeuble pour maintenir une température constante de °C à l'intérieur lorsqu'il fait °C à l'extérieur de l'immeuble.

3. Calculer la température finale de l'air dans l'immeuble si une panne se produit lorsque l'air à l'extérieur est à °C.
Immeuble infrarouge
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Crédits : Ivan Smuk/Shutterstock
Données
  • Expression de la résistance thermique surfacique  :


: résistance thermique surfacique (m2·K·W-1)
: résistance thermique (K·W-1)
: surface de transfert thermique (m2)
Protocole de réponse
1. Réaliser un schéma de l'immeuble en y inscrivant les grandeurs (longueur, largeur et hauteur) pour déterminer la surface d'échange.

2. Déterminer l'expression des différents flux thermiques échangés.
Repérer les inconnues.
Utiliser alors l'expression pour calculer .
Faire le bilan des échanges d'énergie pour trouver .

3. Établir l'équation différentielle d'un système au contact d'un thermostat en tenant compte du flux thermique échangé avec les habitants de l'immeuble.
Considérer une variation de température nulle en régime permanent.
Solution rédigée
1. La surface totale correspond à la somme des surfaces du parallélépipède, à l'exception de la face séparant le sol de l'immeuble :

AN : m2

2. Pour maintenir une température intérieure constante, il faut établir un bilan thermique concernant l'air à l'intérieur de l'immeuble, en considérant les échanges thermiques avec les radiateurs, les habitants de l'immeuble et l'extérieur :


AN : W

3. L'immeuble n'échange plus d'énergie avec le chauffage : il reçoit uniquement la somme des flux thermiques :




AN : °C

Mise en application

Découvrez l', pour travailler cette notion.

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