Chapitre 1 – Évaluer la puissance consommée | Terminale Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Léa, technicienne d'exploitation dans une centrale électrique, surveille la production. Une grande source de chaleur (réacteur nucléaire, ou foyer charbon/gaz) produit de la vapeur qui fait tourner une turbine reliée à un alternateur. Léa doit expliquer en formation pourquoi toutes ces centrales fonctionnent sur le même principe, et pourquoi leur rendement plafonne.
Dans la simulation, repère et nomme, dans l'ordre, les éléments traversés : la source de chaleur, puis l'organe qui tourne, celui qui produit l'électricité, et celui qui refroidit la vapeur.
Source de chaleur (réacteur / foyer) → chaudière (vapeur) → turbine (elle tourne) → alternateur (produit l'électricité) → condenseur (refroidit la vapeur).
Avec le réglage de référence (2 700 MW, 34 %), relève dans la simulation la puissance électrique produite.
La simulation affiche environ 918 MW de puissance électrique.
Retrouve ce résultat par le calcul : \(P_{\text{élec}} = \eta \times P_{\text{thermique}}\).
\(P_{\text{élec}} = 0{,}34 \times 2\,700 = \mathbf{918\ \text{MW}}\). ✓ (identique à la simulation)
Calculer la puissance de chaleur rejetée au condenseur : \(P_{\text{rejetée}} = P_{\text{thermique}} - P_{\text{élec}}\). Vérifie avec la simulation.
\(P_{\text{rejetée}} = 2\,700 - 918 = \mathbf{1\,782\ \text{MW}}\) évacués vers la rivière ou la tour de refroidissement.
Combien de foyers cette centrale alimente-t-elle ? (puissance d'un foyer ≈ 600 W = 0,0006 MW). Compare au nombre affiché par la simulation.
\(918\ \text{MW} = 918\,000\,000\ \text{W}\). Nombre de foyers : \(918\,000\,000 / 600 = \mathbf{1\,530\,000}\) foyers environ.
Le rendement est seulement de 34 %. Où passe le reste de l'énergie ? Pourquoi ne peut-on pas tout transformer en électricité ?
Environ 66 % de l'énergie est évacuée sous forme de chaleur au condenseur (vapeur refroidie). C'est une limite des machines thermiques : il faut obligatoirement rejeter de la chaleur à une source froide pour faire tourner le cycle. On ne peut donc jamais convertir 100 % de la chaleur en travail.
Dans la simulation, change la source : nucléaire, puis charbon, puis gaz. Relève les émissions de CO₂ (g/kWh). Que constates-tu sur le principe de fonctionnement ?
CO₂ : nucléaire ≈ 6 g/kWh, gaz ≈ 430, charbon ≈ 1000. Le schéma (turbine, alternateur, condenseur) ne change pas : seule la source de chaleur diffère. Le charbon émet ~150 fois plus de CO₂ que le nucléaire pour la même électricité.
Rédige en 4 à 5 lignes l'explication de Léa : pourquoi nucléaire, charbon et gaz sont « la même machine thermique », et pourquoi le rendement plafonne.
« Toutes ces centrales produisent de l'électricité de la même façon : une source de chaleur (réacteur, charbon ou gaz) chauffe de l'eau qui devient de la vapeur ; cette vapeur fait tourner une turbine couplée à un alternateur. Seule la source de chaleur change. Comme toute machine thermique, une partie de la chaleur doit être rejetée au condenseur : c'est pourquoi le rendement plafonne vers 33–34 %. Le choix de la source change surtout les émissions de CO₂. »
D'où vient la chaleur dans une centrale nucléaire ? Ouvre la simulation Fission nucléaire et explique en une phrase le lien entre la fission et la vapeur de la centrale.
La fission des noyaux d'uranium 235 libère une énorme énergie (E = mc²) sous forme de chaleur. Cette chaleur chauffe l'eau du réacteur, produit la vapeur, et le reste du cycle est identique aux autres centrales.
Réponse à la problématique : une centrale transforme la chaleur en électricité via vapeur → turbine → alternateur. Comme toute machine thermique, elle doit rejeter une grande partie de la chaleur (condenseur), d'où un rendement limité (~33 %).
📚 Cette activité s'appuie sur la notion de puissance et d'énergie (\(E = P \times t\)) de la leçon Ch01.