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N°2 - Unités de puissance et fourniture d'énergie - niv 5

N°2 - Unités de puissance et fourniture d'énergie - niv 5

 En formation de niveau 3 à 4 (CAP à Bac), on n'étudiera pas ce paragraphe.   

Puissance, énergie et temps sont en relation selon la formule :  
P = Q / t
Avec dans le système international d'unité :
Q : quantité de chaleur fournie en joules
t : durée d'utilisation de la puissance P en secondes


L'unité de calcul des puissances est donc le joule/seconde.
Il a été donné à cette unité simple à comprendre le nom du physicien Watt. Il est dommage que l'on n'ait pas conservé l'appellation de Joule/seconde car le technicien oublie souvent ce que représente le watt.

1 Watt = 1 Joule / seconde

ampoule

Le watt correspond à la capacité de fournir un joule/s. D'un point de vue énergétique, cette puissance correspond sensiblement à la capacité de soulever une masse de 100 grammes d'une hauteur de 1 mètre, en 1 seconde.

Inversement, le joule est la quantité d'énergie fournie par une puissance de 1 watt utilisée pendant 1 seconde.

On utilise comme multiples le [kW] = 1000 [W] et le [MW] = 1 000 000 [W]

Si l'on connaît une puissance en watts et son temps d'utilisation en secondes, on pourra facilement calculer le nombre de joules fournis:
Q = P x t
Avec:
Q en joules
P en watts
t en secondes

Ainsi, si l'on dispose d'un convecteur électrique de 2000 [W] utilisé 8 [h] par jour durant une saison de chauffe de 230 jours, il fournira :   
Q = 2000 x 230 x 8 x 3600 = 13 248 000 000 joules!

Nous le savions déjà (voir dossier énergie/chaleur), le joule est une toute petite quantité d'énergie. On imagine mal EDF indiquer sur une facture une fourniture annuelle (consommation) de 13 248 Mégajoules pour un malheureux convecteur de 2 [kW]!

Le joule est la quantité d'énergie fournie par une puissance de 1 watt utilisée pendant 1 seconde. C'est une toute petite quantité d'énergie.
Dans notre branche professionnelle, on utilise plutôt le [kWh] correspondant à la fourniture d'énergie d'une puissance de 1 [kW] utilisée pendant 1 heure (3600 secondes).

Le [kWh] correspond donc à 1000 watts utilisés pendant 3600 secondes donc à :
Q = P x t = 1000 x 3600 = 3 600 000 joules.

Nous retiendrons que 1 [kWh] = 3600 [kJ]

Les chaleurs massiques varient avec la température

Question

Q1: Quelle quantité de chaleur fournira un convecteur électrique de 1500 [W] utilisé pendant 8 [h], en Joules et en [kWh]?

43 200 000 Joules
12 [kWh]

Explication :
On peut utiliser la formule Q = P x t,
Avec :
Q en Joules
P en Watt
t en secondes

Soit :
Q = 1500 x 8 x 3600 = 43 200 000 Joules.
Soit : 43 200 [kJ]
Soit : 43 200 /3600 = 12 [kWh]

Question

Q2: Quelle quantité de chaleur fournira une chaudière de 25 [kW] utilisée pendant 12 [h], en [kJ] et en [kWh]?

1 080 000 [kJ]
300 [kWh

Explication :
On peut utiliser la formule Q = P x t,
Avec :
Q en [kJ]
P en [kW]
t en secondes

Soit :
Q = 25 x 12 x 3600 = 1 080 000 [kJ]
Soit : 1 080 000 /3600 = 300 [kWh]