Calcul du Rendement Énergétique d’une Ampoule
Comprendre le Calcul du Rendement Énergétique d’une Ampoule
Une ampoule LED est utilisée pour éclairer une pièce. L’ampoule consomme 15 Watts d’électricité (c’est l’énergie consommée) et a une puissance lumineuse de 1350 lumens.
Nous allons considérer que l’équivalent énergétique de cette puissance lumineuse est de 3 Watts (c’est l’énergie utile, l’énergie effectivement convertie en lumière).
Question:
1. Calcul de l’énergie consommée et de l’énergie utile : Calculez l’énergie consommée par l’ampoule LED en une heure, puis l’énergie utile produite sous forme de lumière en une heure. Exprimez ces deux valeurs en Joules (sachant que 1 Watt = 1 Joule par seconde).
2. Calcul du rendement énergétique : Utilisez les valeurs obtenues pour calculer le rendement énergétique de l’ampoule LED.
Données:
- Puissance consommée par l’ampoule LED : \(P_{\text{cons}} = 15\, \text{W}\)
- Puissance lumineuse équivalente en énergie : \(P_{\text{utile}} = 3\, \text{W}\)
Correction : Rendement Énergétique d’une Ampoule
1. Calcul de l’énergie consommée et de l’énergie utile
Énergie consommée par l’ampoule LED en une heure
La puissance consommée par l’ampoule est de 15 Watts. Sachant que l’énergie (E) est le produit de la puissance (P) par le temps (t), et que 1 heure = 3600 secondes, nous pouvons calculer l’énergie consommée (\(E_{\text{cons}}\)) par l’ampoule en une heure comme suit :
\[ E_{\text{cons}} = P_{\text{cons}} \times t \] \[ E_{\text{cons}} = 15\, \text{W} \times 3600\, \text{s} \] \[ E_{\text{cons}} = 54000\, \text{Joules} \]
Énergie utile produite sous forme de lumière en une heure
De même, pour l’énergie utile (\(E_{\text{utile}}\)), avec une puissance lumineuse équivalente en énergie de 3 Watts :
\[ E_{\text{utile}} = P_{\text{utile}} \times t \] \[ E_{\text{utile}} = 3\, \text{W} \times 3600\, \text{s} \] \[ E_{\text{utile}} = 10800\, \text{Joules} \]
2. Calcul du rendement énergétique
Le rendement énergétique (\(\eta\)) se calcule en divisant l’énergie utile par l’énergie consommée, puis en multipliant le résultat par 100 pour obtenir un pourcentage :
\[ \eta = \left( \frac{E_{\text{utile}}}{E_{\text{cons}}} \right) \times 100 \] \[ \eta = \left( \frac{10800}{54000} \right) \times 100 \] \[ \eta = \left( \frac{1}{5} \right) \times 100 \] \[
\eta = 20\% \]
Conclusion
L’ampoule LED a un rendement énergétique de 20%. Cela signifie que 20% de l’énergie électrique consommée est effectivement convertie en lumière, tandis que les 80% restants sont perdus sous d’autres formes d’énergie, principalement sous forme de chaleur.
Calcul du Rendement Énergétique d’une Ampoule
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