Amérique du Sud
Novembre
2012
Bac
Spécifique
1re L
Sciences
Faire la lumière sur les ampoules
Le défi énergétique
.icon_annales.png Entre efficacité, durée de vie, prix et conditions d'utilisation, il est difficile de faire des choix quand il s'agit d'ampoules à économie d'énergie.

Sujet 32Faire la lumière sur les ampoules25 min

Amérique du Sud, novembre 2012

PC

Le défi énergétique

Questions

6 pts
img1

Entre efficacité, durée de vie, prix d’achat et conditions d’utilisation, il est difficile de faire des choix quand il s’agit d’ampoules à économie d’énergie.

Et pour faciliter les choses, la réglementation change et évoluera encore jusqu’à fin 2012 !

Doc. 1Des ampoules basse consommation

Encore récemment, les ampoules d’utilisation domestique convertissaient la plupart de l’électricité en énergie thermique plutôt qu’en énergie lumineuse. Dans un contexte d’économie d’énergie, les constructeurs ont donc cherché à augmenter la part de l’énergie convertie en lumière : aujourd’hui, une ampoule basse consommation (ABC) aussi appelée fluocompacte, de puissance 15 W éclaire autant, pour une consommation d’électricité moindre, qu’une ampoule à incandescence de 60 W.

Les ampoules à incandescence et les ampoules halogènes sont progressivement interdites à la vente en France. Par exemple, depuis le 1er septembre 2010, c’est le cas des ampoules de plus de 75 W (60 W pour les halogènes). Les tubes fluorescents (dits « néons ») et les diodes électroluminescentes (DEL) restent autorisées.

Le constructeur doit apposer une étiquette qui indique la classe d’efficacité énergétique qui correspond à une plage d’indices d’efficacité (tableau 1). Chaque indice correspond au rapport entre la puissance consommée (en mW) et le flux lumineux (en lumen, symbole lm). Cela revient à classer les ampoules selon leur rendement (tableaux 1 et 2).

Le remplacement des ampoules ne suffira pas, seul, à réduire de façon conséquente la consommation énergétique : en France, l’éclairage représente 10 % de la consommation électrique, soit 3 % de l’énergie totale consommée.

Tableau 1Indications approximatives pour les classes d’indice d’efficacité énergétique des ampoules

Classe

Plage d’indices (en mW·lm–1)

Type d’ampoule

img2

< 20

fluorescente

img3

de 20 à 40

fluorescente

img4

de 40 à 60

halogène

img5

de 60 à 80

halogène

img6

de 80 à 95

à incandescence

img7

de 95 à 160

à incandescence

img8

> 160

à incandescence

Tableau 2Valeurs moyennes pour des lampes « grand public »

Type de lampe

Lampe à filament classique

img9

Lampe fluocompacte

img10

Puissance en watt (W)

60 W

15 W

Flux lumineux en lumen (lm)

750 lm

750 lm

Rendu des couleurs

très bon

mauvais à bon

Échauffement de la lampe

très élevé

70 °C

Résistance

fragile

assez résistante

Prix moyen ()

Durée de vie en heures (h)

1 000 h

8 000 h

Doc. 2Consommation énergétique pour 8 000 h de fonctionnement des deux lampes du tableau 2

Prix du kWh : 0,11 €

img11

1 Précisez le point commun entre les deux lampes du tableau 2 du document 1.

2 Pour chacun des deux types de lampes présentées (lampes à incandescence et fluocompacte), complétez ci-dessous la chaîne énergétique associée à chacune des lampes pour le même flux de lumière :

– en utilisant les mots : électrique, lumineuse et thermique ;

– en calculant le bilan des transferts d’énergie durant une seconde.

img12
img13

3 À l’aide du tableau 1 du document 1, montrez que la lampe fluocompacte du tableau 2 entre dans la catégorie de l’une des classes A.

4 On s’intéresse à la consommation des ampoules du salon et de la chambre dans une habitation.

Cochez la réponse exacte ci-dessous.

La chambre est éclairée avec une lampe à filament de 60 W pendant 1 heure. Le salon est éclairé avec une lampe fluocompacte de 15 W pendant 4 heures.

La lampe du salon a consommé :

☐ a. quatre fois plus d’énergie que la lampe de la chambre ;

☐ b. autant d’énergie que la lampe de la chambre ;

☐ c. quatre fois moins d’énergie que la lampe de la chambre ;

☐ d. huit fois plus d’énergie que la lampe de la chambre.

5 a. À l’aide des documents 1 et 2, calculez le coût de revient (achat et fonctionnement pendant 9 000 h) pour la lampe fluocompacte du tableau 2 du document 1.

b. Sachant que le coût de revient (achat et fonctionnement pendant 8 000 h) pour les lampes à filament classiques est de 60,80 €, calculez l’économie financière réalisée pour 8 000 h de fonctionnement.

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