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

Sauf prescription de votre formateur, en formation de niveau 3 (CAP), on n'étudiera pas ce chapitre ni les suivants.
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 que nous pouvons utiliser la formule suivante (voir dossier «L'énergie, la chaleur»).

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 = écart de température d’élévation (ou de refroidissement) en [K]

Si à la place des masses, on travaille avec des volumes (ce qui est fréquent en génie climatique), on pourra alors utiliser la formule suivante.

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 / m³K]
ΔT = écart 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]

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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]

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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]

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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]?