Chapitre 6 — Thermique | CAP MIT (Métiers Installation Thermique) | Physique-Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
Karim, apprenti chauffagiste à Toulouse, intervient sur une PAC air-eau d'une maison. La PAC capte la chaleur de l'air extérieur (5 °C en hiver) pour chauffer un circuit d'eau à 45 °C qui alimente le plancher chauffant. Il doit vérifier le bon fonctionnement et expliquer au client comment ça marche.
$\text{COP} = \dfrac{P_{thermique\,fournie}}{P_{électrique\,consommée}}$
Indique combien de kWh de chaleur on obtient pour 1 kWh d'électricité consommée.
Calculer le COP de la PAC.
$\text{COP} = \dfrac{9}{3} = $ 3.
Pour 1 kWh d'électricité, la PAC fournit 3 kWh de chaleur. Très efficace.
(Formule fournie — pour aller plus loin) Calculer l'énergie nécessaire pour faire passer le circuit d'eau de 20 °C à 45 °C ($Q = m c \Delta T$, avec $c = 4\,180$ J·kg⁻¹·°C⁻¹).
$Q = 200 \times 4\,180 \times (45 - 20) = 200 \times 4\,180 \times 25 = 20\,900\,000 \,$J ≈ 20,9 MJ.
En kWh : $\dfrac{20\,900\,000}{3\,600\,000} \approx $ 5,8 kWh.
Calculer le temps nécessaire à la PAC (9 kW thermique) pour fournir cette énergie.
$t = \dfrac{Q}{P} = \dfrac{5,8}{9} \approx 0,64 \,$h ≈ 39 min.
Plutôt rapide. À comparer avec une chaudière gaz classique de même puissance : temps similaire.
Identifier les 3 modes de transfert à l'œuvre dans la PAC :
La chaleur et la température ne sont pas la même chose. Donner un exemple concret tiré de cette situation.
L'air à 5 °C contient beaucoup de chaleur (énergie thermique). C'est la PAC qui « extrait » cette chaleur.
La température mesure l'agitation des molécules. La chaleur est l'énergie totale.
Une cuillerée d'eau bouillante (100 °C) a moins de chaleur qu'une baignoire d'eau tiède (40 °C, 100 L).
Si le COP était seulement de 2 (au lieu de 3), quelle serait la nouvelle puissance électrique consommée pour les 9 kW thermiques ? Combien d'économies par an (3 000 h fonct., 0,21 €/kWh) ?
$P_{élec} = \dfrac{9}{2} = 4,5 \,$kW (au lieu de 3).
Différence : $1,5 \,$kW × $3\,000$ h × $0,21 = $ 945 €/an de surcoût avec un mauvais COP.
Choisir une PAC avec un bon COP est très rentable.
L'équilibre thermique est atteint quand l'eau du circuit ne chauffe plus. Quel est l'indicateur à observer ?
L'équilibre thermique est atteint quand la température cible (45 °C) est stable (n'augmente plus).
La PAC se met alors en pause (cycle on/off) ou réduit la fréquence du compresseur (modulation).
Pour maintenir l'équilibre face aux pertes (murs, vitrage), la PAC fonctionne par cycles.
Rédiger en 5 lignes l'explication client que Karim donne au propriétaire pour vulgariser le fonctionnement.
ProThermie Toulouse — Explication PAC client · 7 mai 2026
• Principe : la PAC « pompe » la chaleur de l'air extérieur (même à 5 °C il y a de la chaleur).
• COP = 3 : 1 kWh d'électricité → 3 kWh de chaleur dans votre circuit.
• Modes de transfert : conduction (échangeurs), convection (ventilateur, eau), rayonnement (plancher).
• Mise en chauffe : ~40 min pour passer 200 L d'eau de 20 à 45 °C.
• Économies : par rapport à un chauffage électrique direct, vous divisez la facture par 3.
Pour vaporiser 1 L d'eau (changement d'état liquide → vapeur), il faut 2 260 kJ. Combien de litres d'eau peut-on vaporiser avec l'énergie de 5,8 kWh = 20,9 MJ ?
$\dfrac{20\,900}{2\,260} \approx $ 9,2 L d'eau vaporisée.
L'énergie de chauffe (5,8 kWh) suffirait à transformer 9 L d'eau liquide à 100 °C en vapeur à 100 °C.
Le changement d'état nécessite beaucoup plus d'énergie que le chauffage à T constante.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Équilibre thermique), §4 (Chaleur ≠ T), §7 (Transferts) de la leçon Ch06.