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Exercice d’application sur la chaudière à condensation

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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1G5 Chapitre 8 : Exercice sur la chaudière à condensation

1 Question 1

Rappeler la relation fondamentale de la calorimétrie sans changement d’état. Indiquer la signi- fication de chaque terme de la formule ainsi que son unité.

2 Question 2

La capacité thermique massique de l’eau ceau est 4185 J·kg−1·K−1. Préciser la signification physique de cette grandeur à l’aide de son unité.

1 E.H.

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1G5 Chapitre 8 : Exercice sur la chaudière à condensation

3 Question 3

Calculer le prix à payer (avec un chauffe-eau électrique) pour chauffer 300 L d’eau de 15˚C à 80˚C à 15 centimes d’euro le kilowattheure (kWh) électrique TTC, sachant que 1kW = 1000W et 1h = 3600s.

4 Question 4

On suppose maintenant que l’on chauffe l’eau du ballon avec une chaudière à gaz de ville.

Donner la formule développée du gaz de ville (méthane). Donner sa formule de Cram avec sa géométrie et ses angles de liaisons.

5 Question 5

Écrire l’équation bilan équilibrée de la combustion complète du méthane avec le dioxygène de l’air en indiquant les états solide (s), liquide (l) ou gazeux (g), dans lequel se trouvent chaque réactif et chaque produit à l’entrée et à la sortie pour une chaudière « classique ».

6 Question 6

Même question pour une chaudière « à condensation » sachant que « condensation » devrait plutôt être appelée « liquéfaction » (de la vapeur d’eau en eau liquide à 100˚C).

7 Question 7

Dire ce qu’il advient de cette eau dans une chaudière classique et dans une chaudière à conden- sation et comment fonctionne une telle chaudière, grâce à la publicité (Frisquet Duostep).

8 Question 8

À l’aide du tableau d’énergies de liaisons du cours, déterminer l’énergie dégagée par la combus- tion complète d’une mole de méthane (l’eau formée étant sous forme de gaz).

2 E.H.

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1G5 Chapitre 8 : Exercice sur la chaudière à condensation

9 Question 9

En déduire Le PCI (pouvoir calorifique inférieur) du méthane correspondant au pouvoir calo- rifique PC en joules par kilogramme de méthane brûlé dans une combustion complète et avec l’eau produite sous forme de gaz. Pour répondre à cette question, il faudra calculer la masse molaire moléculaire du méthane, sachant que la masse molaire atomique du carbone est de douze grammes par mole et que celle de l’hydrogène est de un gramme par mole.

10 Question 10

Calculer la masse d’eau dégagée par la combustion complète d’une masse égale à un kilogramme de méthane.

11 Question 11

Rappeler la relation fondamentale de la calorimétrie lors d’un changement d’état d’un corps pur à température constante (100 ˚C pour l’eau). Préciser la signification physique de la chaleur latente à l’aide de son unité et préciser pourquoi on l’appelle ainsi. Calculer la quantité de chaleur récupérable par la liquéfaction de cette masse d’eau libérée par la combustion complète d’un kilogramme de méthane.

12 Question 12

Donner la quantité d’énergie dégagée par la combustion d’un kilogramme de méthane avec une chaudière classique (PCI) puis avec une chaudière à condensation (PCS). Dire ce que vous pensez de la publicité indiquant 109 % de rendement (expliquer ce que cela signifie en donnant la formule à utiliser pour faire le calcul tout en vous demandant si un rendement a le droit d’être plus grand que 100 %).

13 Question 13

Combien faut-il de kilogrammes de gaz pour chauffer 300 L d’eau de 15°C à 80°C avec une chaudière classique ? Donner le prix à payer, au même tarif que l’électricité, à savoir 15 centimes d’euros le kilowattheure.

14 Question 14

Combien faut-il de kilogrammes de gaz pour chauffer 300 L d’eau de 15°C à 80°C avec une chaudière à condensation. Donner le prix à payer, au même tarif que l’électricité, à savoir 15 centimes d’euros le kilowattheure. Quelle économie fait-on en pourcentage ? Est-ce que ça correspond bien à ce qui est écrit sur la publicité ?

15 Question 15

Dire si l’on peut faire quelque chose au niveau du ballon d’eau chaude pour économiser de la chaleur donc du gaz donc de l’argent, ceci, indépendamment du type de chaudière. Expliquer.

3 E.H.

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