QCM : Énergie et chaînes énergétiques — 18 questions

Question 1

1. Quelle distinction décrit correctement l’énergie par rapport à la puissance ?

L’énergie mesure une rapidité de fourniture, tandis que la puissance mesure une capacité à produire un effet.

L’énergie désigne une forme de chaleur, tandis que la puissance désigne une forme de mouvement.

L’énergie indique une conversion réalisée, tandis que la puissance indique une conservation obtenue.

L’énergie mesure une capacité à produire un effet, tandis que la puissance mesure la rapidité de fourniture de cette énergie.

Explication

L’énergie caractérise la capacité d’un système à modifier un état ou à produire un travail, alors que la puissance indique la vitesse à laquelle cette énergie est fournie. Confondre ces notions revient à attribuer à l’énergie une mesure de rapidité qui relève de la puissance.

Answer

L’énergie mesure une capacité à produire un effet, tandis que la puissance mesure la rapidité de fourniture de cette énergie.

Question 2

2. Lorsqu’une énergie électrique est convertie en chaleur dans un appareil, que devient globalement l’énergie au cours de cette conversion ?

Elle devient de la matière avant de pouvoir être transférée à l’environnement.

Elle augmente nécessairement parce que la chaleur est une forme dégradée.

Elle disparaît progressivement dès que l’appareil produit de la chaleur.

Elle se conserve globalement tout en changeant de forme ou de système.

Explication

Au cours d’une conversion, l’énergie est globalement conservée, même si sa forme change ou si elle passe d’un système à un autre. La production de chaleur ne signifie donc ni disparition ni création nécessaire d’énergie.

Answer

Elle se conserve globalement tout en changeant de forme ou de système.

Question 3

3. Quelle unité appartient au Système international pour exprimer une quantité d’énergie ?

Le kilowatt-heure

La tonne d’équivalent pétrole

Le joule

La calorie

Explication

Le joule est l’unité d’énergie du Système international. Le kilowatt-heure, la calorie et la tonne d’équivalent pétrole sont employées dans des domaines particuliers, mais ne constituent pas l’unité SI de référence.

Answer

$$9{,}0\times10^6\ \mathrm{J}$$

Answer

$$1\ \mathrm{Cal}=1\ \mathrm{kcal}=4182\ \mathrm{J}$$

Answer

Le charbon, le gaz naturel, le pétrole et l’uranium sont épuisables ; le solaire, l’éolien, l’hydraulique et le bois sont renouvelables.

Answer

Parce qu’il s’agit d’une ressource limitée, tandis que les combustibles fossiles sont le charbon, le gaz naturel et le pétrole.

Answer

$$200\ \mathrm{W}$$

Answer

$$1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$$

Answer

Stockage, conversion, distribution, puis nouvelle conversion

Answer

Elle convertit l’énergie du gaz en chaleur transmise à l’eau

Answer

Il transporte la chaleur vers le ballon de stockage

Answer

$$1{,}465\times10^9\ \mathrm{J}$$

Answer

Environ 4070 heures, soit 169 jours

Answer

$$3200\ \mathrm{kWh/an}$$

Answer

Elle compare l’énergie récupérée à l’énergie électrique facturée.

Answer

$$352\ €$$

Answer

Environ $$4{,}26\ \mathrm{ans}$$

Question 4

4. Un appareil consomme $2{,}5\ \mathrm{kWh}$ d’énergie. Quelle quantité cela représente-t-il en joules ?

3{,}6\times10^6\ \mathrm{J}

6{,}9\times10^5\ \mathrm{J}

9{,}0\times10^6\ \mathrm{J}

1{,}44\times10^7\ \mathrm{J}

Explication

Comme $1\ \mathrm{kWh}=3{,}6\times10^6\ \mathrm{J}$ , on calcule $2{,}5\times3{,}6\times10^6=9{,}0\times10^6\ \mathrm{J}$ . La valeur $3{,}6\times10^6\ \mathrm{J}$ correspond à un seul kilowatt-heure, pas à la consommation donnée.

Question 5

5. En diététique, quelle conversion correspond à une grande calorie ?

1\ \mathrm{Cal}=0{,}001\ \mathrm{kcal}=4{,}182\ \mathrm{J}

1\ \mathrm{Cal}=1000\ \mathrm{kcal}=4182\ \mathrm{J}

1\ \mathrm{Cal}=1\ \mathrm{kcal}=4{,}18\ \mathrm{J}

1\ \mathrm{Cal}=1\ \mathrm{kcal}=4182\ \mathrm{J}

Explication

En diététique, la grande calorie est équivalente à une kilocalorie et vaut $4182\ \mathrm{J}$ . La valeur $4{,}18\ \mathrm{J}$ correspond à la petite calorie, ce qui explique la confusion entre cal et kcal.

Question 6

6. Quelle classification des ressources énergétiques est correcte ?

Le charbon, le gaz naturel, le pétrole et l’uranium sont épuisables ; le solaire, l’éolien, l’hydraulique et le bois sont renouvelables.

Le charbon, le gaz naturel, le pétrole et le bois sont épuisables ; le solaire, l’éolien, l’hydraulique et l’uranium sont renouvelables.

Le solaire, l’éolien, le gaz naturel et l’uranium sont épuisables ; le pétrole, le charbon, l’hydraulique et le bois sont renouvelables.

Le pétrole, l’uranium, le solaire et l’éolien sont épuisables ; le charbon, le gaz naturel, l’hydraulique et le bois sont renouvelables.

Explication

Le charbon, le gaz naturel, le pétrole et l’uranium sont classés parmi les ressources épuisables, tandis que le solaire, l’éolien, l’hydraulique et le bois sont renouvelables. L’uranium est donc épuisable, mais il ne fait pas partie des énergies fossiles.

Question 7

7. Pourquoi l’uranium est-il classé parmi les ressources épuisables sans être considéré comme une énergie fossile ?

Parce qu’il s’agit d’une ressource limitée, tandis que les combustibles fossiles sont le charbon, le gaz naturel et le pétrole.

Parce qu’il est produit par le vent, tandis que le charbon, le gaz naturel et le pétrole sont formés par les océans.

Parce qu’il se renouvelle rapidement, tandis que le charbon, le gaz naturel et le pétrole restent limités.

Parce qu’il provient du rayonnement solaire, tandis que les combustibles fossiles proviennent de l’eau.

Explication

L’uranium est épuisable parce que ses réserves sont limitées, mais il n’est pas un combustible fossile. La catégorie des combustibles fossiles comprend ici le charbon, le gaz naturel et le pétrole.

Question 8

8. Une machine fournit une énergie de $600\ \mathrm{J}$ en $3\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa puissance moyenne ?

200\ \mathrm{W}

180\ \mathrm{W}

603\ \mathrm{W}

0{,}005\ \mathrm{W}

Explication

La puissance est le quotient de l’énergie fournie par la durée, donc $P=E/t=600/3=200\ \mathrm{W}$ . La valeur $600\ \mathrm{W}$ confondrait l’énergie fournie avec le débit d’énergie.

Question 9

9. Quelle équivalence permet d’exprimer une puissance de $1\ \mathrm{W}$ en unités d’énergie et de temps ?

1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J\times s}

1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J^2/s}

1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{s/J}

1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}

Explication

Le watt correspond à une énergie d’un joule fournie par seconde, soit $1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J/s}$ . Le joule mesure une énergie, tandis que le watt mesure le débit de fourniture de cette énergie.

Question 10

10. Dans une chaîne d’énergie industrielle, quelle succession décrit correctement les principales étapes avant l’obtention de l’effet utile ?

Stockage, distribution, conversion, puis nouvelle distribution

Conversion, distribution, stockage, puis nouvelle distribution

Stockage, conversion, distribution, puis nouvelle conversion

Distribution, stockage, nouvelle conversion, puis stockage

Explication

La chaîne industrielle commence par le stockage, suivi d’une conversion, d’une distribution et d’une nouvelle conversion produisant l’effet utile. La distribution transporte l’énergie, mais elle ne change pas sa forme.

Question 11

11. Dans un chauffage central au gaz, quelle fonction remplit principalement la chaudière ?

Elle stocke l’eau chaude avant son arrivée aux radiateurs

Elle transforme directement la chaleur de l’eau en énergie chimique

Elle convertit l’énergie du gaz en chaleur transmise à l’eau

Elle distribue le gaz vers les radiateurs par les tuyaux

Explication

La chaudière convertit l’énergie chimique du gaz en énergie thermique communiquée à l’eau. Les tuyaux assurent ensuite le transport et la distribution de cette eau chaude vers les radiateurs.

Question 12

12. Dans une chaîne solaire, quel rôle joue le liquide caloporteur après la conversion du rayonnement solaire en énergie thermique ?

Il transforme la chaleur en rayonnement solaire dans le capteur

Il distribue directement l’eau chaude dans chaque pièce

Il stocke durablement le rayonnement dans les tuyaux

Il transporte la chaleur vers le ballon de stockage

Explication

Le liquide caloporteur transporte l’énergie thermique produite par le rayonnement solaire jusqu’au ballon, où elle est convertie et stockée dans l’eau. La distribution vers les usages s’effectue ensuite par les tuyaux du circuit approprié.

Question 13

13. Quelle énergie correspond approximativement à 50 litres de pétrole lorsque le calcul donne la valeur issue du pouvoir calorifique indiqué ?

1{,}465\times10^{12}\ \mathrm{J}

1{,}465\times10^3\ \mathrm{J}

1{,}465\times10^9\ \mathrm{J}

1{,}465\times10^6\ \mathrm{J}

Explication

Le pouvoir calorifique indiqué conduit, pour 50 litres de pétrole, à une énergie d’environ $1{,}465\times10^9\ \mathrm{J}$ . Les valeurs plus petites ou plus grandes correspondent à des erreurs d’échelle dans la conversion.

Question 14

14. À une puissance moyenne de $100\ \mathrm{W}$ , combien de temps environ un homme doit-il travailler pour fournir l’énergie contenue dans 50 litres de pétrole ?

Environ 407 heures, soit 17 jours

Environ 4 heures, soit moins d’une journée

Environ 4070 heures, soit 169 jours

Environ 40 700 heures, soit 1690 jours

Explication

À $100\ \mathrm{W}$ , il faut environ 4070 heures, soit 169 jours, pour fournir cette énergie. Une durée de 407 heures résulterait d’une sous-estimation d’un facteur dix de l’énergie à fournir ou d’une mauvaise conversion temporelle.

Question 15

15. Quelle énergie annuelle une installation solaire de $4\ \mathrm{m^2}$ recevant $800\ \mathrm{kWh/m^2/an}$ récupère-t-elle ?

200\ \mathrm{kWh/an}

804\ \mathrm{kWh/an}

320\ \mathrm{kWh/an}

3200\ \mathrm{kWh/an}

Explication

L’énergie récupérée se calcule en multipliant l’énergie reçue par mètre carré par la surface, soit $800\times4=3200\ \mathrm{kWh/an}$ . La valeur $200\ \mathrm{kWh/an}$ résulte d’une division erronée, tandis que les autres propositions ne correspondent pas à cette multiplication.

Question 16

16. Comment interpréter la valeur $\eta=\frac{3200}{1371{,}43}=2{,}33$ calculée pour cette installation solaire ?

Elle compare l’énergie récupérée à l’énergie électrique facturée.

Elle mesure la part de chaleur perdue pendant le fonctionnement.

Elle indique la durée d’amortissement de l’installation solaire.

Elle exprime un rendement thermique nécessairement inférieur à l’unité.

Explication

Cette efficacité compare l’énergie récupérée, soit $3200\ \mathrm{kWh}$ , à l’énergie électrique facturée, soit $1371{,}43\ \mathrm{kWh}$ . La confusion vient de l’assimilation avec un rendement, généralement exprimé par un rapport inférieur ou égal à $1$ .

Question 17

17. Quel montant annuel les $3200\ \mathrm{kWh}$ économisés représentent-ils au tarif de $0{,}11\ €\! /\!\mathrm{kWh}$ ?

290{,}91\ €

3200\ €

0{,}11\ €

352\ €

Explication

L’économie annuelle s’obtient par $3200\times0{,}11=352\ €$ . Le montant de $290{,}91\ €$ provient d’une division incorrecte, tandis que $3200\ €$ confond la quantité d’énergie avec son coût.

Question 18

18. Une installation coûte $1500\ €$ et permet une économie annuelle de $352\ €$ ; quelle est sa durée d’amortissement approximative ?

Environ

20\ \mathrm{ans}

Environ

4{,}26\ \mathrm{ans}

Environ

6{,}82\ \mathrm{ans}

Environ

12{,}72\ \mathrm{ans}

Explication

La durée d’amortissement correspond au temps nécessaire pour récupérer l’investissement et se calcule par $D_a=\frac{1500}{352}\approx4{,}26\ \mathrm{ans}$ . Une garantie de $20\ \mathrm{ans}$ décrit une durée de couverture du fabricant, pas le temps de récupération du coût initial.

QCM : Énergie et chaînes énergétiques — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle distinction décrit correctement l’énergie par rapport à la puissance ?

2. Lorsqu’une énergie électrique est convertie en chaleur dans un appareil, que devient globalement l’énergie au cours de cette conversion ?

3. Quelle unité appartient au Système international pour exprimer une quantité d’énergie ?

4. Un appareil consomme $2{,}5\ \mathrm{kWh}$ d’énergie. Quelle quantité cela représente-t-il en joules ?

5. En diététique, quelle conversion correspond à une grande calorie ?

6. Quelle classification des ressources énergétiques est correcte ?

7. Pourquoi l’uranium est-il classé parmi les ressources épuisables sans être considéré comme une énergie fossile ?

8. Une machine fournit une énergie de $600\ \mathrm{J}$ en $3\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa puissance moyenne ?

9. Quelle équivalence permet d’exprimer une puissance de $1\ \mathrm{W}$ en unités d’énergie et de temps ?

10. Dans une chaîne d’énergie industrielle, quelle succession décrit correctement les principales étapes avant l’obtention de l’effet utile ?

11. Dans un chauffage central au gaz, quelle fonction remplit principalement la chaudière ?

12. Dans une chaîne solaire, quel rôle joue le liquide caloporteur après la conversion du rayonnement solaire en énergie thermique ?

13. Quelle énergie correspond approximativement à 50 litres de pétrole lorsque le calcul donne la valeur issue du pouvoir calorifique indiqué ?

14. À une puissance moyenne de $100\ \mathrm{W}$ , combien de temps environ un homme doit-il travailler pour fournir l’énergie contenue dans 50 litres de pétrole ?

15. Quelle énergie annuelle une installation solaire de $4\ \mathrm{m^2}$ recevant $800\ \mathrm{kWh/m^2/an}$ récupère-t-elle ?

16. Comment interpréter la valeur $\eta=\frac{3200}{1371{,}43}=2{,}33$ calculée pour cette installation solaire ?

17. Quel montant annuel les $3200\ \mathrm{kWh}$ économisés représentent-ils au tarif de $0{,}11\ €\! /\!\mathrm{kWh}$ ?

18. Une installation coûte $1500\ €$ et permet une économie annuelle de $352\ €$ ; quelle est sa durée d’amortissement approximative ?

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QCM : Énergie et chaînes énergétiques — 18 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle distinction décrit correctement l’énergie par rapport à la puissance ?

2. Lorsqu’une énergie électrique est convertie en chaleur dans un appareil, que devient globalement l’énergie au cours de cette conversion ?

3. Quelle unité appartient au Système international pour exprimer une quantité d’énergie ?

4. Un appareil consomme 2,5 kWh2{,}5\ \mathrm{kWh}2,5 kWh d’énergie. Quelle quantité cela représente-t-il en joules ?

5. En diététique, quelle conversion correspond à une grande calorie ?

6. Quelle classification des ressources énergétiques est correcte ?

7. Pourquoi l’uranium est-il classé parmi les ressources épuisables sans être considéré comme une énergie fossile ?

8. Une machine fournit une énergie de 600 J600\ \mathrm{J}600 J en 3 s3\ \mathrm{s}3 s. Quelle est sa puissance moyenne ?

9. Quelle équivalence permet d’exprimer une puissance de 1 W1\ \mathrm{W}1 W en unités d’énergie et de temps ?

10. Dans une chaîne d’énergie industrielle, quelle succession décrit correctement les principales étapes avant l’obtention de l’effet utile ?

11. Dans un chauffage central au gaz, quelle fonction remplit principalement la chaudière ?

12. Dans une chaîne solaire, quel rôle joue le liquide caloporteur après la conversion du rayonnement solaire en énergie thermique ?

13. Quelle énergie correspond approximativement à 50 litres de pétrole lorsque le calcul donne la valeur issue du pouvoir calorifique indiqué ?

14. À une puissance moyenne de 100 W100\ \mathrm{W}100 W, combien de temps environ un homme doit-il travailler pour fournir l’énergie contenue dans 50 litres de pétrole ?

15. Quelle énergie annuelle une installation solaire de 4 m24\ \mathrm{m^2}4 m2 recevant 800 kWh/m2/an800\ \mathrm{kWh/m^2/an}800 kWh/m2/an récupère-t-elle ?

16. Comment interpréter la valeur η=32001371,43=2,33\eta=\frac{3200}{1371{,}43}=2{,}33η=1371,433200​=2,33 calculée pour cette installation solaire ?

17. Quel montant annuel les 3200 kWh3200\ \mathrm{kWh}3200 kWh économisés représentent-ils au tarif de 0,11 € ⁣/ ⁣kWh0{,}11\ €\! /\!\mathrm{kWh}0,11 €/kWh ?

18. Une installation coûte 1500 €1500\ €1500 € et permet une économie annuelle de 352 €352\ €352 € ; quelle est sa durée d’amortissement approximative ?

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4. Un appareil consomme $2{,}5\ \mathrm{kWh}$ d’énergie. Quelle quantité cela représente-t-il en joules ?

8. Une machine fournit une énergie de $600\ \mathrm{J}$ en $3\ \mathrm{s}$ . Quelle est sa puissance moyenne ?

9. Quelle équivalence permet d’exprimer une puissance de $1\ \mathrm{W}$ en unités d’énergie et de temps ?

14. À une puissance moyenne de $100\ \mathrm{W}$ , combien de temps environ un homme doit-il travailler pour fournir l’énergie contenue dans 50 litres de pétrole ?

15. Quelle énergie annuelle une installation solaire de $4\ \mathrm{m^2}$ recevant $800\ \mathrm{kWh/m^2/an}$ récupère-t-elle ?

16. Comment interpréter la valeur $\eta=\frac{3200}{1371{,}43}=2{,}33$ calculée pour cette installation solaire ?

17. Quel montant annuel les $3200\ \mathrm{kWh}$ économisés représentent-ils au tarif de $0{,}11\ €\! /\!\mathrm{kWh}$ ?

18. Une installation coûte $1500\ €$ et permet une économie annuelle de $352\ €$ ; quelle est sa durée d’amortissement approximative ?