Sujet Physique-Chimie — Terminale — Asie — Bac 2025

Exercice 1 – Installation sanitaire (11 points) Pour réduire sa consommation en énergies fossiles et voir sa facture allégée, un couple, nouvellement propriétaire, souhaite investir dans une installation utilisant l’énergie solaire pour chauffer l’eau de son logement. Pour cela, une restructuration de l’ensemble de l’installation sanitaire de la maison est nécessaire. Dans la première partie de cet exercice, on s’intéresse aux transferts thermiques permettant le chauffage de l’eau à partir de panneaux solaires thermiques. Puis on étudie l’éventualité de l’installation d’un surpresseur pour une bonne distribution de l’eau chaude. Partie 1 – Chauffage de l’eau Pour limiter la consommation d’énergie électrique, les nouveaux propriétaires ont installé un panneau solaire thermique relié à un cumulus. La figure 1 ci-dessous représente un schéma du dispositif complet. Figure 1 : Schéma du dispositif D’après Q1- Identifier le mode de transfert thermique qui intervient : a) au niveau du panneau solaire thermique. b) entre le fluide caloporteur chaud et l’eau sanitaire du cumulus. c) dans le cumulus entre l’eau chaude en bas et l’eau froide en haut. 25-PYCJ1JA1 Page 2/11 Afin de limiter les pertes thermiques, le panneau solaire contient un isolant intercalé entre le fluide caloporteur, chauffé par le Soleil, et la structure basse du panneau (figure 2). Cette couche isolante est composée soit d’une résine de mélamine, soit d’une mousse de polyuréthane rigide. Fluide caloporteur isolant Structure basse du panneau solaire Figure 2 : Schéma de la structure du panneau solaire Données : - Conductivités thermiques  de matériaux, en W·m−1·K −1 : Résine de mélamine Mousse de polyuréthane rigide 0,033 0,025 e - La résistance thermique de l’isolant a pour expression R = où e est l’épaisseur th λ×S de l’isolant en m, S est sa surface en m2 et estsa conductivité thermique en W·m−1·K −1 . Δθ - Le flux thermique à travers l’isolant a pour expression 𝛷 = où Δθ est la différence R 𝑡ℎ de température entre les parties supérieure et inférieure de l’isolant (figure 2). Q2- Calculer la valeur de la résistance thermique R d’un isolant en résine de mélamine th d’épaisseur e = 5,0 cm pour un panneau solaire de surface S = 5,0 m2. Q3- Sachant que la structure basse du panneau a une température θ = 20 °C et que le 𝑝 fluide caloporteur a une température θ = 45 °C, déterminer la valeur du flux 𝑐 thermique 𝛷 traversant l’isolant en résine de