Conversion de l’énergie et rendement

Conversion de l’énergie et rendement

Comprendre la Conversion de l’énergie et rendement

Un groupe d’élèves souhaite utiliser l’énergie du vent pour charger leurs appareils électroniques lors d’une sortie en nature.

Ils disposent d’une petite éolienne portable qui peut convertir l’énergie cinétique du vent en énergie électrique.

Données

  • L’éolienne a une puissance nominale de 100 Watts (W).
  • Le rendement de l’éolienne (le rapport de l’énergie électrique utile produite sur l’énergie cinétique du vent captée) est de 40%.
  • Les élèves prévoient d’utiliser l’éolienne pendant 3 heures.
  • La capacité d’une batterie de téléphone portable est de 5000 milliampères-heure (mAh), ce qui équivaut à 18 Watt-heure (Wh).

Questions

  1. Calcul de l’énergie totale produite : Combien d’énergie en Watt-heure (Wh) l’éolienne peut-elle produire en 3 heures ?
  2. Calcul de l’énergie utile : Quelle quantité d’énergie électrique utile l’éolienne peut-elle réellement fournir en tenant compte de son rendement ?
  3. Nombre de charges de téléphone : Combien de fois les élèves peuvent-ils charger complètement leurs téléphones avec l’énergie électrique utile produite par l’éolienne ?

Correction : Conversion de l’énergie et rendement

1. Calcul de l’énergie totale produite

Formule :

Énergie (Wh) = Puissance (W) x Temps (h)

Calcul :

  • Puissance de l’éolienne = 100 W
  • Temps d’utilisation = 3 h

Donc, l’énergie totale produite

\[ = 100\, \text{W} \times 3\, \text{h} = 300\, \text{Wh} \]

Explication :

La puissance est la quantité d’énergie produite par unité de temps. Ici, l’éolienne peut produire 100 Watts en une heure. En multipliant la puissance par le temps d’utilisation, on obtient l’énergie totale produite pendant ce temps.

2. Calcul de l’énergie utile

Formule :

Énergie utile (Wh) = Énergie totale produite (Wh) x Rendement (%)

Calcul :

  • Énergie totale produite = 300 Wh
  • Rendement de l’éolienne = 40% = 0,40

Donc, l’énergie utile

\[ = 300\, \text{Wh} \times 0,40 = 120\, \text{Wh} \]

Explication :

Le rendement représente la partie de l’énergie totale qui est effectivement utilisable. Un rendement de 40% signifie que seulement 40% de l’énergie totale est convertie en énergie électrique utile.

En multipliant l’énergie totale par le rendement, on trouve l’énergie qui est réellement disponible pour un usage pratique.

3. Nombre de charges de téléphone

Formule :

Nombre de charges = Énergie utile (Wh) / Capacité de la batterie du téléphone (Wh)

Calcul :

  • Énergie utile = 120 Wh
  • Capacité d’une batterie de téléphone = 18 Wh

Donc, nombre de charges

\[ = \frac{120\, \text{Wh}}{18\, \text{Wh}} \approx 6,67 \]

Explication :

Cette division nous donne le nombre de fois que l’énergie disponible peut charger complètement la batterie d’un téléphone.

Le résultat est environ 6,67, ce qui signifie que les élèves peuvent charger complètement leurs téléphones environ 6 fois (on arrondit toujours à l’unité inférieure car on ne peut pas charger un téléphone « partiellement » dans ce contexte).

Conversion de l’énergie et rendement

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