L’énergie et ses conversions

Introduction

L’énergie est une grandeur physique qui permet de faire le pont entre tous les domaines des sciences physiques et chimiques. C’est elle qui permet d’avoir une cohérence globale des phénomènes naturels car elle peut passer d’une forme à une autre et se conserve aux cours de ses transformations.

A voir dans cet article

Les énergies et leurs sources

Image d'une cascade d'eau
Si l’objet est en mouvement.
Image illustrant la notion d'altitude
Si l’objet est en altitude.
Image d'un train roulant à grande vitesse
Si l’objet à une vitesse.
Image d'un éclair
Si il y a du courant électrique ou une tension électrique.
Si il y a de noyaux d’atome instables.

Energie thermique

Se trouve lorsqu’il y a de la température.

Energie chimique

Image de charbon incandescent
Se trouve lorsqu’il y a des réactifs.

Les synonymes

Energie éolienne = Energie cinétique du vent.

Energie hydraulique = Energie cinétique de l’eau qui chute.

Les convertisseurs d'énergie et leur diagrammes

Energie primaire, Energie absorbée

Les industriels comme EDF exploitent des sources d’énergie dites primaires :

  • le vent (énergie cinétique)
  • le flux de l’eau (énergie cinétique)
  • le pétrole (énergie chimique)

Convertisseurs

Des convertisseurs vont alors absorber et convertir cette énergie primaire :

  • L’alternateur des centrales électriques et des batteries de voiture.
  • la gravité, faisant tomber un objet ou de l’eau par terre, permet de convertir l’énergie potentielle en énergie cinétique.
  • Les transformations chimiques d’une pile convertissent l’énergie chimique des réactifs en énergie électrique.

Energie secondaire, Energie utile

Après transformation, l’énergie secondaire obtenue est appelée énergie utile :

  • L’énergie lumineuse des lampes
  • L’énergie thermique des plaques de cuisson
  • L’énergie mécanique d’une voiture
  • L’énergie électrique d’un phare de voiture.

Energie perdue

Aucune conversion d’énergie n’est efficace à 100 % : il y a toujours des pertes sous formes d’énergie thermique à cause des frottements inhérents à tous systèmes. 

Les lampes, les voitures chauffent : ce n’est pas leur fonction. Cette énergie thermique est perdue. 

Diagramme d'énergie

Les différentes transformations de l’énergie primaire à ses différentes formes (secondaire, utile, perdue) sont présentées par un diagramme d’énergie. 

Exemple de diagramme : celui d’une centrale électrique éolienne.

Diagramme d'énergie d'une centrale éolienne convertissant l'énergie cinétique en énergie électrique

Energie cinétique du vent (E. absorbée)

Alternateur (convertisseur)
Energie électrique (E. utile)
Energie thermique (E. perdue)
Energie primaire, secondaire et utile

Cette animation permet de visualiser l’exploitation des sources d’énergie primaire qui seront converties en énergie secondaire ou utile ainsi qu’en énergie perdue.

Un problème pour ouvrir cette animation ? Une solution ici.

Classe inversée - Les diagrammes d'énergie

A l’aide de l’animation “Les transformations d’énergies” ci-dessous, répondez aux questions posées sous la vidéo.
Les transformations d'énergie
Cette animation permet de visualiser les différentes formes d’énergie et ses transformations dans différents cas de figures : utilisation d’un alternateur d’un panneau solaire ou d’un chauffage.

Travail à faire :

  • Sélectionner en bas de l’animation : “Système”.
  • Sélectionner la “roue” qui représente un alternateur et cocher “Symboles de l’énergie”.
  • Construire 2 diagrammes d’énergie qui représentent ce qu’il se passe lorsque l’eau chauffe.

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