lors d'un TP pour déterminer le rendement d'une bouilloire électrique je me suis aperçue que le rendement est meilleur quand elle est pleine d'eau. A votre avis quelle est l’explication ? est-ce parce qu'il y a moins d'air et donc l'énergie électrique sert uniquement à chauffer l'eau ?
par avance merci si vous avez une explication j'avais déjà posé cette question il y a qq temps sans grand succès...et je ne trouve rien sur le net !!
Bonjour
Non ce n'est pas la bonne explication : Imagines (même si en pratique ce n'est pas faisable) que tu fasses chauffer un volume presque nul, quelle quantité d’énergie faudra il consommer ?
Ok et donc quelle est la bonne explication ?!!
Bonjour à toi,
Comment as tu " évaluer" le...rendement ?
Comment est conçu ta bouilloire ?
Elle ressemble à quoi:
cela :
http://www.jason-voyance.com/IMG/gif...oyance.com.gif
OU
cela:
http://www.palaisdesthes.com/media/c...e-variable.jpg
C'est toujours une...bouilloire !!
A+
Dernière modification par f6bes ; 21/05/2014 à 10h14.
elle ressemble à la 2eme c'est une bouilloire Electrique .
J'ai mesuré la masse d'eau , en fonction t° initiale et finale j'ai calculé l'énergie thermique reçue par l’eau . en même temps j'ai mesuré le temps de chauffe (quand la bouilloire électrique sarrette) puis j'ai calculé à partir de sa puissance l'énergie électrique fournit . Ensuite le rendement (Ethermique / Eelectrique) je trouve par exemple 75% avec 500 g d'eau et 90% avec 1500 g
Bonjour,
Toute l'énergie électrique fournie à la bouilloire a été convertie en chaleur.
Il faut se demander pourquoi toute cette chaleur n'a pas servi à chauffer l'eau.
Qui a-t-il d'autre à chauffer ?
Les parois de la bouilloire, et l'air autour.
Pour augmenter d'un degré la température des parois de la bouilloire, il faudra toujours fournir la même énergie. Pour augmenter d'un degré la température de votre volume d'eau.. et bien, cela est proportionnel au volume d'eau.
Plus il y a d'eau, et plus il est coûteux de la chauffer. Ce n'est pas le cas des parois de la bouilloire, et donc le rendement s'en trouve amélioré.
bonjour,
On se rapproche d'une bouilloire sphérique , qui - à mon avis - aurait le meilleur rendement , car cette géométrie minimise les pertes thermiques par la surface pour un volume donné .
Bonjour,
D'ailleurs tu peux évaluer les pertes .....
Tu connais l'énergie électrique consommée
L'energie absorbée par l'eau
donc apprécier l'énergie absorbée ou perdue
Verifier qu'elle est approximativement constante, ou si elle varie, il faudra faire une analyse plus poussée que celle proposée par NicoC14
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
ok je vois donc ma 1ere idée n'est pas complètement fausse , quand il ya peu d'eau l'énergie sert à chauffer l'eau , l'air et les parois , quand elle
est pleine d'eau elle sert à chauffer l'eau et les parois (et très peu d'air) comme l'énergie nécessaire pour chauffer les parois n'est pas dépendante du volume d'eau le rendement est meilleur quand il y en a plus ..
c'est bien ca ?
dernière chose , si on considère cela ainsi c'est que le thermostat qui arrette la chauffe mesure la température de l'enceinte et non celle de l'eau ? c'est bizarre non où se situe t-il ? je pensais qu'il était à la base de la bouilloire..
Justement je connais l'énergie perdue, vu que mon rendement n'est pas le meme en fonction de la masse d'eau dans la bouilloire c'est donc que les pertes ne sont pas constantes , il y en a plus si la bouilloire n'est pas pleine .. c'est bien ca mon problème et ce que je cherche à comprendre ..
Tout à fait calculair, il serait judicieux de soustraire l'énergie utilisée pour chauffer l'eau à l'énergie électrique consommée.
Le plus rigoureux serait de le faire pour des volumes d'eau différent, mais avec les mêmes températures initiale et finale.
Je suppose cependant qu'en restant dans des intervalles de température pas trop éloignés, il suffit de tenir compte de la différence de température (bien penser dans ce cas à relativiser la différence entre énergie électrique et énergie chauffant l'eau par la différence de température, afin d'obtenir des résultats cohérents).
Avec plus de données, il est d'ailleurs possible de faire une approximation du Cp des parois de la bouilloire.
samueld, le thermomètre peut bien être dans l'eau.
Ce que l'on dit, c'est qu'augmenter d'un degré un volume Vp de parois consomme toujours autant d'énergie.
Augmenter un volume V d'eau consomme toujours autant d'énergie.
Le rendement change donc selon qu'on chauffe Vp + V ou Vp + 2*V, par exemple, dans la mesure où dans le rendement, l'énergie utilisée pour chauffer Vp est considérée comme perdue.
Quand on te demande de calculer les pertes pour voir si elles sont constantes, il ne faut pas faire le rapport entre énergie absorbée par l'eau et énergie électrique, mais bien leur différence
Dernière modification par NicoC14 ; 21/05/2014 à 10h54.
Re,
Plus il y a d'eau, et moins il y a de pertes, en relatif évidemment .
bon je reprends car j'ai le sentiment que je me suis mal exprimé .. j'ai fait 4 mesures :avec 500 g , 750 g , 1000 g, 1500 g d'eau; température initiale pour les 4 mesures idem 11° , température finale pour les 4 idem 100 °, même bouilloire, temps de chauffe 138 s, 184 s, 240 s et enfin 348 s
bien évidemment il y a des pertes dues à la bouilloire qui n'est pas considéré dans le calcul il aurait en effet fallu considérer la capacité thermique de la bouilloire donc c'est normal de ne pas avoir une rendement de 100 % , malgré tout, cela ne répond pas à ma question: pourquoi les pertes sont pus grandes quand il y a moins d'eau !! donc pourquoi le rendement est moins bon avec moins d'eau !! peu importe la façon donc on calcule les pertes par différence ou en % !! ce n'est pas vraiment le problème .
Si tu traces la quantité d’énergie requise en fonction du volume d'eau tu vas avoir une droite qui, pour un volume nul, passe par la quantité de chaleur nécessaire pour chauffer la bouilloire.Envoyé par samueld
Ce sera très imprécis, voire franchement faux, la bouilloire ne chauffe pas intégralement à la température de l'eau.Avec plus de données, il est d'ailleurs possible de faire une approximation du Cp des parois de la bouilloire.
Très bien, reprenons
A priori les pertes sont les mêmes dans tous les cas.
Mettons qu'il faille 1 kJ pour augmenter la température des parois de Tinitiale à Tfinale.
Et qu'il faille 1 kJ pour augmenter la température de 0.5 kg d'eau de Tinitiale à Tfinale. Donc 2 kJ pour augmenter la température de 1 kg d'eau de Tinitiale à Tfinale.
Il faut donc utiliser 2 kJ d'énergie électrique pour chauffer 0.5 kg d'eau + les parois, et 3 kJ d'énergie électrique pour chauffer 1 kg d'eau + les parois.
Avec 0.5 kg d'eau, le rendement est donc de 50%, avec 1 kg d'eau, le rendement est de 67%.
Les pertes sont de 1 kJ dans les deux cas.
Est-ce plus clair ?
Edit : Boumako, dans les données manquantes, j'incluais volume de matière de la bouilloire, et sa propre température finale (intérieure-extérieure), c'est certes imprécis, mais quand je dis faire une approximation, je parle juste d'un ordre de grandeur.
Dernière modification par NicoC14 ; 21/05/2014 à 11h05.
oK nico !! maintenant c'est clair je comprends meme si quand je regarde mes résultats ce n'est pas constant en perte mais bon la fiabilité de mes mesures peut intervenir donc Ok et merci car ton explicitation a le mérite d'etre clair et précise !!! donc une dernière chose cela suppose comme je le disais avant que le thermostat mesure la température "ambiante" en non uniquement celle de l'eau ?
merci aux autres aussi de m'avoir aidé à comprendre !!
La température finale de l'eau est la même pour les 2 cas exposés dans mon dernier message (0.5 ou 1 kg d'eau). La bouilloire peut donc se fier à la température de l'eau pour savoir quand s'arrêter.
Les pertes ne sont pas constantes, mais de beaucoup ? La bouilloire a-t-elle été laissée au repos entre chaque mesure, de façon à ce qu'elle revienne à température ambiante, température ambiante qui n'a pas varié pendant la durée des mesures, et l'eau utilisée était toujours de la même température, avec un temps d'attente suffisant pour qu'elle soit au repos avant de commencer l'expérience ? Cela peut intervenir
ok nico je suis d'accord avec toi sur ton analyse merci beaucoup pour ton aide !!!
Même pour un ordre de grandeur le calcul peut donner une valeur farfelue : Les parois vont s'équilibrer à une température assez proche de l'eau, mais la chaleur va aussi diffuser dans la base qui aura une température très inhomogène, et cette base représente la plus grande part de la matière de la bouilloire.
Bonjour,
La première phase de fonctionnement d'une bouilloire métallique, est l'échauffement de la carcasse.
La seconde phase est le réchauffement par convection et rayonnement des fluides en présence.
Si c'est de l'aluminium poli, le rayonnement est négligeable. peu importe.
Toujours est-il que la résistance thermique par unité de surface est beaucoup plus faible pour l'eau que pour l'air (coefficient de convection beaucoup plus grand)..
• ΔT = r.φ ← définition de la résistance thermique par u. de surface
• φ = h.(Ts - T∞) ← coefficient global d'échange
• R = r/S ← résistance thermique pour une surface S
En simplifiant : le récipient étant vide, la résistance thermique interne et celle externe sont du même ordre de grandeur : le rendement sera de l'ordre de 50%.
Le récipient étant plein d'eau, la chaleur va prendre préférentiellement la voie la moins résistive (résistances en parallèle, une forte et une faible) : le rendement doit être proche de 100¨%.
Remplissage partiel : la surface d'échange avec l'eau est plus faible, donc la résistance thermique est plus forte : le rendement est donc intermédiaire.
@+
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