Calcul du Rendement Énergétique d’une Ampoule

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

D’autres exercices de physique premiere:

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Calcul de la constante de raideur k

Calcul de la constante de raideur k Comprendre le Calcul de la constante de raideur k Un étudiant en première année de lycée, Léo, décide de mener une expérience pour démontrer les propriétés élastiques des ressorts pour son projet de science. Il suspend un ressort...

Bilan des forces sur une masse suspendue

Bilan des forces sur une masse suspendue Comprendre le Bilan des forces sur une masse suspendue Une masse est suspendue à un ressort attaché au plafond d'un laboratoire. Le système est en équilibre vertical et le ressort est légèrement étiré à cause du poids de la...

Force de Réaction sur une Route Verglacée

Force de Réaction sur une Route Verglacée Comprendre la Force de Réaction sur une Route Verglacée En hiver, les routes verglacées posent un risque majeur d'accidents en raison de la réduction de la friction entre les pneus des véhicules et le sol. Il est crucial pour...

Principes de Newton dans l’Espace

Principes de Newton dans l'Espace Comprendre les Principes de Newton dans l'Espace Un petit satellite de communication est en orbite circulaire autour de la Terre. Pour simplifier les calculs, nous supposerons que l'orbite du satellite est parfaitement circulaire et...

Analyse du Mouvement d’un Camion

Analyse du Mouvement d'un Camion Comprendre l'Analyse du Mouvement d'un Camion Un camion transporte une charge de la ville A à la ville B sur une route droite. Le trajet total est de 180 kilomètres. Le camion commence son trajet à l'arrêt, accélère progressivement...

Calcul de l’angle de frottement

Calcul de l'angle de frottement Comprendre le Calcul de l'angle de frottement Dans le cadre d'un projet de sciences physiques, les élèves de première sont invités à analyser les forces de frottement qui s'exercent lorsqu'un objet glisse sur un plan incliné. L'objectif...

Calcul de k dans un ressort

Calcul de k dans un ressort Comprendre le Calcul de k dans un ressort Alice, une élève en classe de première, réalise une expérience pour étudier les propriétés d'un ressort. Elle attache une extrémité d'un ressort à un support fixe et suspend différentes masses à...

Calcul de la Force Exerçant sur un Solide

Calcul de la Force Exerçant sur un Solide Comprendre le Calcul de la Force Exerçant sur un Solide Un wagonnet de mine, initialement au repos, est tiré sur une voie horizontale par un câble attaché à un treuil. Le wagonnet est chargé avec du minerai et l'ensemble du...

Analyse du Mouvement du Centre d’Inertie

Analyse du Mouvement du Centre d'Inertie Comprendre l'Analyse du Mouvement du Centre d'Inertie Dans le cadre d'une étude sur la dynamique des systèmes en mouvement, une expérience est menée avec deux chariots sur une piste de glissement à air. Les chariots, qui sont...

Calcul de la Force Électrostatique

Calcul de la Force Électrostatique Comprendre le Calcul de la Force Électrostatique Dans un laboratoire de physique, deux petites sphères chargées sont placées à une distance l'une de l'autre sur un support isolant. Ces sphères peuvent être considérées comme des...