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L'énergie
Sans elle, aucune vie n'est possible ni aucun objet technique ne peut fonctionner. Qu'elle qu'en soit sa forme, l'énergie et la base de tout ce qui nous entoure.
Compétences du socle commun :
- CT 1.2 : Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte.
- CT 2.2 : Identifier les flux d’énergie et décrire les transformations qui s’opèrent.
J’ai acquis la compétence si :
- Je suis capable d'expliquer ce qu'est l'énergie.
- Je suis capable de reconnaître les unités et les catégories utilisés.
Définitions
L'énergie permet à TOUT les objets techniques de fonctionner et aux êtres vivants de vivre.
- l'énergie électrique pour un ordinateur
- l'énergie musculaire pour un marteau
- mais aussi l'énergie des aliments pour l'homme
Il est possible de mesurer l'énergie utilisée ou produite. L'unité est le joule (J) (dans le système international SI) mais d'anciennes unités spécialisées à un type d'énergie continuent à être utilisées.
- Le kilowatt-heure (kWh) pour l'énergie électrique (1 kWh = 3.6 MJ)
- La calorie (cal) pour l'énergie thermique ou alimentaire (1 cal = 4,1855 J)
- …
L'énergie est une mesure de la capacité d'un système à modifier un état, à produire un travail. Elle permet à tout les objets de fonctionner (et aux êtres vivants de vivre).
Dans le Système International d'unités (SI) l'énergie s'exprime en joules (J), mais d'autres unités restent encore régulièrement utilisées comme le kiloWatt-heure (kWh) pour l'électricité …
Les catégories d'énergie
Classement en 2 catégories
Une énergie peut être renouvelable ou pas à l'échelle humaine. Les énergies fossiles mettant des millions d'années à se régénérer, l'homme les épuise plus vite qu'elles se renouvellent. De plus ce sont des énergies dégageant énormément de CO2 (pollution).
Il existe de nombreuses sources d'énergie. Elles sont non renouvelables (fossiles) ou renouvelables (durables).
- charbon
- gaz
- pétrole
- uranium
- éolienne
- solaire
- biomasse
- hydraulique
- géothermie
Classement en 6 catégories
Il ne peut y avoir création ou disparition d'énergie, mais simplement transformation d'une forme d'énergie en une autre ou transfert d'énergie d'un système à un autre.
Il existe de nombreux systèmes naturels ou techniques qui transforment une énergie source en énergie utile. Par exemple, la machine à vapeur transforme de l'énergie thermique en énergie mécanique, le moteur à explosion utilise de l'énergie chimique pour obtenir de l'énergie mécanique. L'alternateur ou la dynamo transforment l'énergie mécanique en énergie électrique …
L'énergie se classe en 6 catégories en fonction de ses effets :
- Mécanique : mouvement (musculaire, hydraulique, éolien …)
- Chimique : brûle ou explose (gaz, charbon …)
- Thermique : température (géothermie, panneaux solaires …)
- Rayonnante : ondes (lumière, électromagnétisme …)
- Électrique : déplacement d'électron (électricité)
- Nucléaire
Les transformations d'énergie
L'Homme fabrique des convertisseur d'énergie afin d'adapter l'énergie à ses besoins et de faire fonctionner ses objets techniques.
| Objet | Énergie source | Énergie utile |
|---|---|---|
| Ampoule | Électrique | Lumineuse |
| Moteur électrique | Électrique | Mécanique |
| Moteur thermique | Chimique | Mécanique |
| Éolienne | Mécanique | Électrique |
| … | … | … |
Illustration des transformations énergétiques dans une voiture.
Le rendement énergétique et l'étiquette d'énergie
Dans un objet technique, de nombreuses transformations peuvent s'opérer. A chaque transformation, une fraction de l'énergie source est perdue en énergies parasites. Le rendement énergétique est toujours inférieur à 1.
- Dans un moteur à explosion, l'énergie chimique de l'essence doit se transformer en énergie mécanique pour la rotation de la roue. Pourtant une petite partie se transforme en énergie thermique (chaleur) et en énergie rayonnante (bruit).
- Dans une ampoule électrique, l'énergie électrique doit être transformée en énergie lumineuse, pourtant une partie et aussi transformée en chaleur.
L'étiquette d'énergie est destinée à éclairer les consommateurs sur la consommation énergétique des appareils qu'ils achètent et à les inciter à faire des économies d'énergie. Elle a été instauré par le gouvernement en 1992 sur tous les appareils électriques et s'est avéré très efficaces pour les appareils électroménager.
Du fait des progrès rapides des appareils, il a été nécessaire de rajouter des catégories (A+, A++ et A+++) avant de changer la norme en 2020.
Le rendement énergétique est le rapport (division) entre l'énergie utile produite par le système et l'énergie consommée pour fonctionner.
L'étiquette d'énergie a été imposée par le gouvernement, elle permet de connaître facilement les appareils les moins énergivores (ayant le meilleur rendement) grâce à un classement avec des lettres et des couleurs.
Pour aller plus loin
