Exercice n°4 : On étudie une lampe qui fonctionne sans pile, mais ...

Exercice n°4 :
On étudie une lampe qui fonctionne sans pile, mais avec une dynamo (petit
alternateur) et un accumulateur rechargeable qui permet d'alimenter des
diodes électroluminescentes (DEL). Elle s'utilise en deux étapes : (1)
tourner la manivelle, (2) allumer la lampe.
1. Compléter la chaine énergétique ci-dessous :
[pic]
a. en nommant les convertisseurs A et C puis le réservoir B.
b. en nommant chaque mode de transfert (de ( à ().
c. en surlignant ceux qui correspondent à une dégradation d'énergie.
2. Une personne tourne la manivelle pendant 60 s en développant la
puissance Pm = 100 W.
a. Indiquer le numéro de transfert auquel est associée la puissance Pm.
b. Calculer en joules l'énergie Ef fournie par cette personne.
3. La puissance lumineuse développée par les DEL en fonctionnement normal
vaut 1,0 W.
a. Calculer, en joules puis en wattheures, l'énergie lumineuse Elum fournie
pendant 30 minutes d'éclairage.
b. Les deux valeurs d'énergies précédentes vous paraissent-elles
contradictoires avec l'indication de la lampe.
Justifier à l'aide de la chaîne énergétique.
c. Calculer le rendement global de la lampe.
Correction.
Exercice n°4 :
1.a.
[pic]
b.
|( : transfert |( : transfert |( : transfert |( : rayonnement |
|mécanique |électrique |électrique | |
|(, (, ( et ( : | | | |
|transfert thermique | | | | c. Comme il y a dégradation d'énergie chaque fois qu'un transfert thermique
n'est pas utile, les transferts (, (,( et ( correspondent à une dégradation
d'énergie.
2.a. La puissance Pm est associée au transfert (.
b. L'énergie fournie est : Ef = Pm x ?t = 100 x 60 = 6,0.103 J = 6,0 kJ.
3.a. L'énergie lumineuse fournie est : Elum = Plum x ?t = 1,0 x 30x60 =
1,8.103 J = 1,8 kJ
Ou encore, Elum = Plum x ?t = 1,0 x 0,50 = 0,50 Wh.
b. Le fait que l'énergie lumineuse fournie pendant 30 minutes (transfert
() soit inférieure à l'énergie fournie pendant 1 minute (transfert () n'est
pas contradictoire avec l'indication de la lampe car des « pertes »
d'énergie sont inévitables (transfert thermique à l'environnement).
c. Le rendement global de la lampe est : r =[pic]