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N°2 - Calcul des quantités de chaleur, chauffage de l’eau - niv 4 à 5

N°2 - Calcul des quantités de chaleur, chauffage de l’eau - niv 4 à 5

En formation de niveau 3 (CAP), on n'étudiera pas ce §.
En formation de niveau 4 (Bac) il est optionnel.




Lorsque la chaleur apportée à l’eau ne sert qu’à en élever la température, nous savons (voir dossier «L'énergie, la chaleur») que:

Q = M × 4,18 × ΔT (pour l’eau)
Avec :
- Q : Quantité de chaleur en [kJ]
- M : Masse traitée en [kg]
- 4,18 : Chaleur massique de l’eau en [kJ / kg K]
- ΔT : Ecart de température d’élévation (ou de refroidissement) en [K]

chaleur volumique

Si au lieu de travailler avec des masses, on travaille avec des volumes, on peut écrire :

Q = V × Cv × ΔT

Soit:

Q = V × 1,16 × ΔT (pour l’eau)
Avec :
- Q : Quantité de chaleur en [kWh]
- V : Volume traité en [m3]
- 1,16 : Chaleur volumique de l’eau en [kWh / m3 K]
- ΔT : Ecart de température d’élévation (ou de refroidissement) en [K]

Question

Q1: En travaillant avec la chaleur volumique, déterminez en [kWh], la quantité de chaleur nécessaire pour réchauffer 3 [m3] d'eau de 15 [K]?

Q = V × 1,16 × ΔT         
Q = 3 × 1,16 × 15 = 52,2 [kWh]

Question

Q2: En travaillant avec la chaleur volumique, déterminez en [kWh], la quantité de chaleur nécessaire pour réchauffer 500 [l] d'eau de 10 à 50 [°C]?

500 [l] = 0,5 [m3]
ΔT = 50 [°C] – 10 [°C] = 40 [K] 
Q = 0,5 ×1,16 × 40 = 23,2 [kWh]

Question

Q3: Quelle quantité de chaleur faut-t-il en [kWh] enlever à 300 [l] d'eau pour les refroidir de 50 [°C] à 15 [°C]?

ΔT = 50 [°C] – 15 [°C] = 35 [K]
Q = 0,3 × 1,16 × 35 = 12,2 [kWh]

Question

Q4: Sachant qu'1 [kWh] correspond à 3600 [kJ], quelle quantité de chaleur, exprimée en [kJ], faudra-t-il enlever à 3,5 [m3] d'eau pour les refroidir de 12 [°C] à 7 [°C]?

ΔT =12 [°C] – 7 [°C] = 5 [K]
Q = 3,5  × 1,16 × 5 = 20,3 [kWh]

Soit 20,3 x 3600 = 73080 [kJ]