Ch10 – Température et capteurs thermiques – QCM

Question 1

Échelles de température – Définition

La température est une grandeur physique qui traduit :

la masse des particules l'agitation thermique des particules la couleur d'un objet la pression atmosphérique

Question 2

Échelles de température – Unités

Quelle est l'unité de température du Système international (SI) ?

le degré Celsius (°C) le degré Fahrenheit (°F) le kelvin (K) le joule (J)

Question 3

Conversion °C / K

Pour convertir une température de °C en K, on utilise la formule :

\(T(\text{K}) = \theta(\text{°C}) + 273\) \(T(\text{K}) = \theta(\text{°C}) - 273\) \(T(\text{K}) = \theta(\text{°C}) \times 273\) \(T(\text{K}) = \theta(\text{°C}) \div 273\)

Question 4

Conversion °C / K – Application

Un four de séchage du bois est réglé à 80 °C. Quelle est cette température en kelvin ?

193 K 80 K 273 K 353 K

Question 5

Zéro absolu

Le zéro absolu correspond à :

0 °C −273 °C 273 °C −100 °C

Question 6

Zéro absolu – Propriété

Au zéro absolu, l'agitation thermique des particules :

est maximale double cesse complètement reste constante

Question 7

Capteurs – Rôle

Un capteur de température convertit une température en :

grandeur électrique (tension ou résistance) grandeur mécanique (force) grandeur chimique (concentration) grandeur optique (couleur)

Question 8

CTN – Comportement

Quand la température augmente, la résistance d'une CTN :

augmente diminue reste constante s'annule

Question 9

CTN – Signification du sigle

Le sigle CTN signifie :

Capteur Thermique Numérique Composant à Tension Nominale Coefficient de Température Nul Coefficient de Température Négatif

Question 10

CTP – Comportement

Une thermistance CTP voit sa résistance :

augmenter très fortement au-delà d'un seuil de température diminuer quand la température augmente rester toujours à zéro varier de façon linéaire

Question 11

Thermocouple – Principe

Un thermocouple fonctionne grâce à :

la dilatation d'un liquide la variation de pression la tension créée entre deux métaux différents (effet Seebeck) un faisceau laser

Question 12

Thermocouple – Plage de mesure

Parmi ces capteurs, lequel couvre la plus grande plage de température ?

la CTN le thermocouple le capteur LM35 la CTP

Question 13

Capteur LM35 – Propriété

Le capteur LM35 fournit une tension de sortie :

inversement proportionnelle à la température constante quelle que soit la température exponentielle en fonction de la température directement proportionnelle à la température

Question 14

Application en atelier – Séchage du bois

Dans une étuve de séchage du bois, quel capteur est utilisé pour réguler la température ?

une CTN un thermomètre à mercure une CTP un baromètre

Question 15

Application en atelier – Protection moteur

Pour protéger le moteur d'une toupie contre les surchauffes, on utilise :

un thermocouple un capteur LM35 une CTP une CTN

Question 1

Conversion °C / K – Calcul

La température d'application d'une colle thermofusible est d'environ 180 °C. En kelvin, cela donne :

93 K 453 K 180 K 546 K

Question 2

Conversion K / °C – Calcul

La température de sublimation de la glace carbonique est 194 K. En °C, cela correspond à :

194 °C 467 °C −79 °C −194 °C

Question 3

Différence de température

Une différence de température de 40 °C exprimée en kelvin vaut :

40 K 313 K 233 K 0 K

Question 4

Zéro absolu – Kelvin

Peut-on avoir une température négative en kelvin ?

Oui, par exemple −10 K Oui, en dessous de 0 °C Oui, dans l'espace Non, 0 K est le minimum possible

Question 5

CTN – Courbe R(T)

La courbe caractéristique R(T) d'une CTN a une allure :

linéaire croissante exponentielle décroissante constante (horizontale) sinusoïdale

Question 6

CTN – Lecture de la courbe

On mesure 4,9 kΩ sur une CTN dont le tableau de correspondance donne : 0 °C → 32,7 kΩ, 20 °C → 12 kΩ, 40 °C → 4,9 kΩ, 60 °C → 2,2 kΩ. La température vaut :

20 °C 60 °C 40 °C 0 °C

Question 7

CTN – Sens de variation

Une CTN dans une étuve affiche R = 2,2 kΩ (correspondant à 60 °C). La consigne est 40 °C. Il faut :

réduire la température de l'étuve augmenter la température de l'étuve la température est déjà correcte changer de capteur

Question 8

Thermocouple – Signal

Le signal produit par un thermocouple est :

un courant de plusieurs ampères une résistance variable une tension de plusieurs volts une tension de quelques millivolts

Question 9

CTP – Application

Une CTP est utilisée dans un pistolet à colle thermofusible pour :

mesurer précisément la température de la colle couper l'alimentation si la température dépasse le seuil admissible afficher la température sur un écran régler la vitesse de chauffage

Question 10

LM35 – Calcul de tension

Un capteur LM35 fournit 10 mV/°C. À 25 °C, la tension de sortie vaut :

25 V 2,5 V 250 mV 0,25 mV

Question 11

LM35 – Interface

Le capteur LM35 est particulièrement adapté pour être relié à :

un microcontrôleur (Arduino, Raspberry Pi) un thermomètre à mercure un manomètre un voltmètre alternatif

Question 12

Choix de capteur – Four à céramique

Pour mesurer la température d'un four à céramique atteignant 900 °C, le capteur le plus adapté est :

une CTN (plage −50 à +150 °C) un LM35 (plage −55 à +150 °C) une CTP (seuil fixe) un thermocouple (plage −200 à +1 000 °C)

Question 13

Thermomètre à mercure – Principe

Le thermomètre à mercure repose sur le principe de :

l'effet Seebeck la dilatation du mercure avec la température la variation de résistance d'un semi-conducteur la variation de pression atmosphérique

Question 14

Séchage du bois – Température

Dans une étuve de séchage du bois, la température est généralement maintenue entre :

0 et 20 °C 20 et 50 °C 60 et 90 °C 200 et 300 °C

Question 15

Paliers de machines – Surveillance

Pour détecter l'échauffement anormal d'un palier de machine à bois, on utilise :

un thermocouple fixé sur le palier un thermomètre à mercure plongé dans l'huile un baromètre un hygromètre

Question 1

Conversion – Calcul inverse

Une sonde mesure 373 K dans une cuve. En °C, cela correspond à :

373 °C 646 °C 100 °C −100 °C

Question 2

Pt100 – Valeur de référence

La sonde Pt100 tire son nom du fait que sa résistance vaut :

100 kΩ à 25 °C 100 Ω à 100 °C 100 Ω à 0 °C 100 mV à 0 °C

Question 3

Pt100 – Caractéristique

La relation R(T) d'une sonde Pt100 est :

quasi linéaire croissante (R augmente régulièrement avec T) exponentielle décroissante (R diminue très vite) constante (R ne change pas) brutalement croissante à partir d'un seuil

Question 4

Thermomètre infrarouge – Principe

Le thermomètre à infrarouge mesure la température d'un objet en captant :

le courant électrique qu'il émet le rayonnement infrarouge qu'il émet naturellement sa variation de résistance son changement de couleur

Question 5

LM35 – Lecture de tension

Un capteur LM35 délivre 10 mV/°C. Si la tension mesurée est 0,42 V, la température est :

4,2 °C 420 °C 42 °C 0,42 °C

Question 6

Thermocouple – Inconvénient

Le principal inconvénient du thermocouple est :

sa plage de mesure très limitée son signal très faible nécessitant un amplificateur son coût très élevé sa taille imposante

Question 7

Comparaison de capteurs – Linéarité

Parmi ces quatre capteurs, lequel a une relation linéaire entre la grandeur électrique de sortie et la température ?

la CTN (relation exponentielle) la CTP (seuil brutal) le thermocouple (quasi-linéaire mais nécessite calibration) le capteur LM35 (\(V = 10\,\text{mV/°C} \times \theta\))

Question 8

CTN – Sensibilité

Une CTN passe de 32,7 kΩ à 0 °C à 1,1 kΩ à 80 °C. La variation relative de résistance est :

très importante, ce qui montre une grande sensibilité très faible, la CTN est peu sensible nulle, la résistance ne change pas linéaire et régulière

Question 9

Mesure – Ohmmètre et CTN

Pour mesurer la résistance d'une CTN, on utilise un ohmmètre. Le circuit doit être :

sous tension maximale en court-circuit hors tension en courant alternatif

Question 10

Régulation – Principe

Dans une étuve de séchage, la CTN est reliée à un régulateur. Si la température dépasse la consigne (R mesurée trop faible), le régulateur doit :

augmenter la puissance de chauffage réduire ou couper le chauffage augmenter la ventilation et le chauffage ne rien faire

Question 11

LM35 – Calcul inverse

Un capteur LM35 relié à un Arduino affiche une tension de 0,85 V. La température mesurée est :

8,5 °C 850 °C 0,85 °C 85 °C

Question 12

Séchage du bois – Humidité

Le bois fraîchement coupé contient jusqu'à 50 % d'eau. Le séchage en étuve vise à ramener ce taux à :

8 à 12 % 0 % 30 à 40 % 50 à 60 %

Question 13

Thermocouple – Jonctions

Dans un thermocouple, la tension électrique est générée par la différence de température entre :

deux jonctions de même métal l'intérieur et l'extérieur du capteur la jonction chaude et la jonction froide l'anode et la cathode

Question 14

CTP – Fonctionnement comme fusible

Une CTP protège un moteur électrique. Quand la température dépasse le seuil critique, sa résistance :

chute à zéro, laissant passer tout le courant augmente brutalement, ce qui coupe le courant dans le circuit reste stable oscille périodiquement

Question 15

Synthèse – Choisir le bon capteur

Un artisan menuisier veut afficher la température de son atelier sur un écran relié à un Arduino. Le capteur le plus simple à utiliser est :

un thermocouple (signal faible, amplificateur nécessaire) une CTP (pas de mesure fine) une CTN (relation non linéaire, calibration nécessaire) un capteur LM35 (sortie linéaire, lecture directe par Arduino)