QCM : transfert thermique, chauffe-eau solaire, fibre optique. Concours kiné Berck 2015

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7. Chauffe-eaun solaire.
Le capteur convertit l'énergie solaire en énergie thermique. Le fluide caloporteur véhicule l'énergie thermique directement dans l'échangeur thermique du ballon de stockage. L'échangeur transfert alors cette énergie à l'eau sanitaire du ballon.
Débit d'eau circulant dans le capteur solaire : D = 20 L/h ; température d'entrée de l'eau T1 = 15°C ; température de sortie de l'eau : T2=42°C.
Puissance surfacique moyenne d'ensoleillement  P = 0,80 kW m-2.
Ceau = 4,2 103 J kg-1 K-1 ; surface du capteur S = 2,0 m2.
Calculer le rendement du capteur solaire( en %).
39 ; 43 ; 47 ; 54 ; 79 ; aucune réponse exacte.
Puissance solaire : P S = 0,80*2 = 1,6 kW.
Débit massique : 20 /3600 = 5,55 10-3 kg /s.
Puissance thermique : Débit massique Ceau (T2-T1) = 5,55 10-3*4,2 103*(42-15) =630 W = 0,63 kW.
Rendement : 0,63 /1,6 ~0,394 ( 39 %).

8. Transfert thermique.
Le mur d'un appartement est constitué avant rénovation de l'extérieur vers l'intérieur par :
1,5 cm d'enduit ( lenduit = 1,2 W m-1 K-1).
20 cm de béton ( lbéton = 1,4 W m-1 K-1).
1, 0 cm de plâtre ( lplatre = 0,70 W m-1 K-1).
On assimile ce mur sans ouverture à un rectangle de S = 20,0 m2.
Text = 8,0°C ; Tint = 21,0 °C.
Calculer le flux thermique ( en kW) à travers ce mur.
0,89 ; 1,0 ; 1,2 ; 1,5 ; 2,4 ; aucune réponse exacte.
Résistance thermique R =(eenduit / + lenduit +ebéton / lbéton+eplatre / lplatre)/ S.
R =( 0,015 /1,2+0,20 /1,4 +0,010 /0,7) / 20,0 =8,5 10-3 K W-1.
Flux thermique : (Tint-Text) /R =13/(8,5 10-3)=1529 W ~1,5 kW.

9.
Lors de la rénovation on vient coller une épaisseur e de laine de verre entre le béton et le plâtre afin de diviser ce flux thermique par quatre.
 Calculer e ( en mm). ( llaine = 0,040 W m-1 K-1).
10 ; 14 ; 17 ; 20 ; 31 ; aucune valeur exacte.
Nouveau flux thermique : 1529 /4 ~3,8 102 W.
Nouvelle résistance thermique du mur : R' =13/(3,8 102)=3,4 10-2 K W-1.
R' = R +e/(llaineS)  ; e = (R'-R)llaineS =2,55 10-2 *0,040 *20 =2,04 10-2 ~ 20 mm.
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10. Fibre optique.
Une fibre optique de longueur L = 20 km est utilisée pour transmettre un signal numérique. Puissance mesurée à l'entrée PE = 5,0 mW ; puissance à la sortie PS. Coefficient d'atténuation linéaire de cette fibre a = 0,33 dB / km.
L'atténuation du signal est donnée par A  = 10 log (PE/PS).
Combien y a t-il d'affirmations exactes ? 2.
- L'information est transmise dans la fibre sous forme de signal électrique ( faux).
Signal optique.
- L'atténuation s'exprime en dB. Vrai.
A = aL.
- Le signal numérique varie de façon continue au cours du temps ( faux).
- La puissance de sortie est 1,1 mW. Vrai.
A = 0,33*20 = 6,6 dB ; PS = 10-0,1A PE =10-0,66 *5,0 =1,1 mW.
- La perte de puissance en opourcentage lors de la transmission est de 22 % (faux).
(5-1,1) / 5 =0,78 ( 78 %).

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