Chapitre 12 – Changements d'état | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Marc, technicien chez Scierie du Morvan à Autun, doit sécher 1 m³ de chêne (passage de 30 % à 12 % d'humidité). Il calcule l'énergie nécessaire pour estimer le coût et la durée du cycle de séchage.
Calculer Q₁ (chauffer le bois sec).
Q₁ = 720 × 1 700 × 40 = 4,9 × 10⁷ J ≈ 13,6 kWh.
Calculer Q₂ (chauffer l'eau).
Q₂ = 130 × 4 180 × 40 ≈ 2,17 × 10⁷ J ≈ 6,0 kWh.
Calculer Q₃ (vaporiser l'eau évacuée).
Q₃ = 130 × 2 260 × 10³ = 2,94 × 10⁸ J ≈ 81,7 kWh.
De très loin l'énergie dominante !
Calculer l'énergie totale Q = Q₁ + Q₂ + Q₃. Quel est le poste le plus consommateur ?
Q = 13,6 + 6,0 + 81,7 = 101 kWh.
La vaporisation représente 81 / 101 ≈ 80 % de l'énergie. C'est elle qui coûte le plus dans le séchage industriel — d'où l'intérêt de récupérer la chaleur de l'air vicié sortant.
Si l'électricité coûte 0,15 €/kWh et que le rendement du séchoir est de 65 %, calculer le coût énergétique pour sécher 1 m³.
Énergie réelle consommée : 101 / 0,65 ≈ 155 kWh.
Coût : 155 × 0,15 = 23 €/m³.
(C'est le coût uniquement énergétique, hors amortissement et main-d'œuvre.)
Pourquoi un changement d'état (vaporisation) consomme-t-il autant d'énergie alors que la température ne change pas ?
Pendant la vaporisation, l'énergie sert à briser les liaisons entre molécules d'eau (passage liquide → gaz). Les molécules s'éloignent les unes des autres mais ne s'agitent pas plus (donc T reste stable).
Cette énergie « cachée » s'appelle la chaleur latente (du latin « caché »). On la récupère lors de la condensation inverse (en été, la condensation de l'eau sur une fenêtre froide réchauffe la fenêtre).
La scierie sèche 200 m³ de chêne par an. Calculer la consommation électrique annuelle et le coût.
Énergie : 200 × 155 = 31 000 kWh/an = 31 MWh/an.
Coût : 200 × 23 = 4 600 €/an.
C'est le premier poste de consommation énergétique de la scierie après les machines.
Marc note les conclusions techniques. Rédiger en 4-5 lignes le résumé de l'étude.
Bilan énergétique séchage chêne — Scierie du Morvan
• Pour sécher 1 m³ de chêne (30 → 12 %) : Q ≈ 101 kWh thermiques.
• Décomposition : 14 % chauffage bois + 6 % chauffage eau + 80 % vaporisation.
• Avec rendement 65 % : 155 kWh électriques → coût 23 €/m³.
• Coût annuel (200 m³) : 4 600 €/an.
• Piste d'économie : récupérateur sur l'air sortant (économise 25-35 % du Q₃).
Comparer avec la fusion de la glace : pour fondre 1 kg de glace à 0 °C, il faut 334 kJ. Combien faut-il pour sécher 1 kg d'eau ? Quel changement d'état est le plus énergivore ?
Fusion 1 kg glace : 334 kJ.
Vaporisation 1 kg eau (à 100 °C) : 2 260 kJ.
La vaporisation demande 6,8 fois plus d'énergie que la fusion. C'est pour cette raison qu'il faut beaucoup d'énergie pour faire bouillir de l'eau (10 min sur le gaz pour 1 L), mais peu pour faire fondre des glaçons.
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Changements d'état), §4 (Énergie de changement d'état) et §5 (Application — Séchage du bois) de la leçon Ch12.