Soit le dessin ci-dessous présentant deux ampoules. L'ampoule 1 est une ampoule normale de 100 W et l'ampoule 2 une ampoule basse consommation de 20 W.
Toutes deux fonctionnent en 230 V.
Quelles sont les grandeurs physiques liées aux valeurs 20 W et 230 V ?
Il faut ici identifier les unités dans lesquelles sont exprimées les deux valeurs pour en déduire les grandeurs correspondantes :
- W est le symbole des watts donc 20 W est une valeur de puissance.
- V est le symbole des volts donc 230 V est une valeur de tension.
Que signifie la flèche entre les deux ampoules ?
La flèche entre les deux ampoules étant double, il s'agit du symbole de l'équivalence.
Dans le cas de ces ampoules, puisqu'elles n'ont pas la même consommation énergétique, ni les mêmes caractéristiques, cela concerne leur capacité d'éclairage.
La flèche entre les deux ampoules signifie qu'elles éclairent autant l'une que l'autre.
Quelle serait l'économie d'énergie, sur une utilisation de 4000 heures de fonctionnement, réalisée avec l'ampoule n°2 ?
Mise en place du problème
La relation générale entre puissance électrique d'un appareil et l'énergie consommée s'exprime :
E = P \times \Delta t
Avec :
- P, la puissance électrique de l'appareil en watts (W)
- E, l'énergie consommée ou produite en Joules (J)
- \Delta t , la durée de fonctionnement de l'appareil en secondes (s)
Mais dans le cas présent, plutôt que d'exprimer l'énergie en Joules, il est plus judicieux de l'exprimer en kilowattheure (d'unité kW.h) car il n'y a alors aucune conversion à faire (ni à refaire pour la question suivante).
Cas de l'ampoule n°1
En faisant l'application numérique pour l'ampoule n°1, on obtient :
E_{1} = P_{1} \times \Delta t
E_{1} = 100 \times 4\ 000
E_{1} = 400 kW.h
Cas de l'ampoule n°2
En faisant l'application numérique pour l'ampoule n°2, on obtient :
E_{2} = P_{2} \times \Delta t
E_{2} = 20 \times 4\ 000
E_{2} = 80 kW.h
Économie d'énergie réalisée
Pour déterminer l'énergie réalisée avec l'ampoule n°2, il suffit de soustraire à l'énergie consommée par la n°1, l'énergie consommée par celle-ci :
\Delta E = E_{1} - E_{2}
\Delta E = 400-80
\Delta E = 320 kW.h
Sur 4000 heures de fonctionnement, l'économie réalisée avec l'ampoule n°2 serait de 320 kW.h.
Avec un prix du kW.h de 0,144€, quelle serait l'économie faite en terme d'argent ?
Pour déterminer l'économie faite en terme d'argent, si l'énergie économisée est déjà exprimée en kilowattheure, il suffit alors de multiplier cette valeur par le tarif horaire :
Economie = \Delta E \times tarif/h
Economie = 320 \times 0{,}144
Economie = 46{,}1 €
L'économie faite en terme d'argent est alors de 46,1 euros.