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20 Chauffage d'une piscine
Mobiliser ses connaissances; formuler une hypothèse.
D'après Baccalauréat Pondichéry, 2015.
Les pompes à chaleur (PAC) sont des dispositifs préconisés
pour chauffer les piscines. La PAC air-eau contient un fluide
frigorigène qui se transforme lors du cycle suivant :
COMPRESSEUR
Air extérieur
Eau de
la piscine
CONDENSEUR EVAPORATEUR
DÉTENDEUR
Le fluide frigorigène, à l'état liquide, reçoit de l'énergie
de l'air extérieur et se vaporise.
Il passe ensuite dans un compresseur qui augmente la
pression et la température du gaz.
Il redevient liquide dans le condenseur.
Le détendeur diminue la pression et la température du
fluide frigorigène.
On considère que le fluide a reçu une énergie W₂ de la
part du réseau électrique et une énergie Q₁ transférée de
l'air extérieur ; il a cédé une énergie Q₂ à l'eau du bassin.
1. a. Nommer les changements d'état que subit le fluide
frigorigène lors de son passage dans le vaporisateur, puis
dans le condenseur.
b. Lors de ces changements d'état, le fluide frigorigène
reçoit-il ou libère-t-il de l'énergie ?
c. Expliquer le fonctionnement d'une PAC.
2. On souhaite élever la température de l'eau d'un bassin
de 530 m³ de 17 °C à 28 °C.
a. Calculer l'énergie reçue par l'eau du bassin quand sa
température atteint 28 °C.
b. Le coefficient de performance est donné par le quotient
de l'énergie cédée
par l'énergie
consommée. Déterminer
le coefficient de performance de la PAC.
Données
température varie de 0 à 0,: Q=mxcx(0-0).
Energie
transférée par un système de masse m
dont la
W=8,0x10 J.
Capacité thermique massique de l'eau liquide:
4,18 kJ/kg.C
Masse volumique de l'eau liquide: p(eau) = 1 000 kg m