Seconde Professionnelle • Physique-Chimie

Transferts Thermiques & Isolation

Évaluation Sommative Type CCF • Sur 20 Points

Sujet d'Évaluation de Sciences

Audit d'isolation d'un atelier et calcul des économies de chauffage.

Durée conseillée : 45 min

Grille Évaluation Nationale des Compétences (Sciences Physiques Bac Pro)

S'approprier Identifier modes et sens de transfert
Analyser Formules Rth et Phi
Réaliser Calculer Rth, Phi et économies
Valider Valider l'amortissement
Communiquer Rédiger les préconisations

1 Partie 1 : Restitution de Connaissances Thermiques (4 points)

4 Points

1.1 (1,5 pt) - Compétence S'approprier : Citer et définir brièvement les 3 modes de transfert thermique.

1.2 (1,5 pt) - Compétence S'approprier : Indiquer le sens spontané du transfert de chaleur entre deux corps à températures différentes.

1.3 (1 pt) - Compétence S'approprier : Préciser la caractéristique principale d'un isolant thermique au niveau de sa conductivité $\lambda$.

2 Partie 2 : Audit de Résistance & Flux d'un Mur d'Atelier (8 points)

8 Points

Un atelier possède un mur en béton brut de surface $S = 50\text{ m}^2$ et d'épaisseur $e_1 = 20\text{ cm} = 0{,}20\text{ m}$ ($\lambda_{béton} = 1{,}4\text{ W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$). La température intérieure est $T_i = 20\ ^\circ\text{C}$ et extérieure $T_e = 0\ ^\circ\text{C}$.

2.1 (2 pts) - Compétence Réaliser : Calculer la résistance thermique brute $R_{th1}$ du mur en K/W.

2.2 (3 pts) - Compétence Réaliser : Calculer le flux thermique déperdi brut $\Phi_1$ en Watts (W) puis en kW.

2.3 (3 pts) - Compétence Analyser : On ajoute une couche de laine de verre $e_2 = 10\text{ cm} = 0{,}10\text{ m}$ ($\lambda = 0{,}035$). Calculer la nouvelle résistance $R_{th2}$ et le flux isolé $\Phi_2$.

3 Partie 3 : Bilan d'Énergie & Économies Financières (8 points)

8 Points

L'atelier fonctionne pendant un mois d'hiver ($t = 720\text{ heures}$). Le coût de l'énergie électrique de chauffage est de $0{,}25\text{ € / kWh}$.

3.1 (3 pts) - Compétence Réaliser : Calculer l'économie de puissance $\Delta \Phi = \Phi_1 - \Phi_2$ et déduire l'énergie mensuelle économisée en kWh.

3.2 (2 pts) - Compétence Valider : Calculer l'économie financière réalisée sur un mois de chauffage en euros.

3.3 (3 pts) - Compétence Communiquer : Rédiger les préconisations d'isolation à présenter au directeur d'usine.