Chapitre VII – L’énergie et ses conversions.

L’énergie d’un système caractérise sa situation. Pour qu’elle change, un transfert d’énergie doit avoir lieu.

I – Les formes d’énergie

Un objet en mouvement possède de l’énergie cinétique. Cette énergie augmente lorsque la vitesse et la masse de l’objet augmente.

Un objet situé en hauteur possède de l’énergie potentielle de position. Cette énergie augmente lorsque l’objet prend de la hauteur et augmente lorsque la masse de l’objet augmente.

Dans les centrales nucléaires, l’uranium libère de l’énergie nucléaire.

Une lampe ainsi que le Soleil produisent de l’énergie lumineuse.

Le feu fournit de l’énergie thermique (chaleur) et de l’énergie lumineuse.

Les aliments, le pétrole, le charbon ou le gaz contiennent de l’énergie chimique.

II – Les sources d’énergie

Il existe des sources d’énergie non renouvelables dont les réserves s’épuisent car leurs stocks sur Terre sont limités ou se renouvellent trop lentement (moins vite qu’on ne les consomme).

• Sources fossiles : pétrole, charbon et gaz naturel

• Source nucléaire : uranium

Il existe aussi les sources renouvelables qui sont des sources d’énergie dont les réserves se renouvellent en permanence ou à l’échelle d’une vie humaine  :

• Source éolienne (vent).

• Source solaire (Soleil)

• Source hydraulique (eau)

• Source biomasse (plantes, arbres, …)

• Sources géothermique (chaleur de la Terre).

III – Les transferts et conversions d’énergie

Lors d’un transfert d’énergie, deux corps échangent la même forme d’énergie : l’un en gagne et l’autre en perd.

Exemple : si on ajoute de l’eau chaude dans un récipient contenant de l’eau froide : l’eau froide gagne de l’énergie thermique et l’eau chaude en perd. On parle alors d’un transfert d’énergie thermique.

Lors d’une conversion d’énergie, une forme d’énergie est convertie en une autre forme d’énergie (à l’aide d’un convertisseur).

Exemple : Une lampe réalise une conversion d’énergie car elle convertit l’énergie électrique qu’elle reçoit en énergie lumineuse (et thermique aussi).

L’énergie se conserve : elle ne peut être ni créée, ni détruite. 

L’énergie transférée ou convertie s’exprime en Joule (J).

On schématise les conversions d’énergie à l’aide d’une chaîne énergétique :

• L’énergie reçue par le convertisseur (énergie exploitée) est convertie en énergie exploitable (énergie utile).

• Le reste de l’énergie reçue est perdu en général sous forme d’énergie thermique (énergie dissipée).

Une chaîne énergétique illustre le principe de conservation de l’énergie.

La conservation de l’énergie se traduit par la relation :    

E_exploitée = E_utile + E_dissipée

Exemple : une éolienne convertit l’énergie cinétique du vent en énergie électrique et en énergie thermique (Energie dissipée).

E_{cinétiqueduvent} = E_électrique + E_thermique

Pour représenter une chaîne énergétique : un rectangle représente un réservoir d’énergie, un ovale représente un convertisseur d’énergie et une flèche représente un transfert d’énergie.