Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie - Utiliser la conservation de l’énergie

L’énergie provient d’une source, qui peut être renouvelable ou non.

Cette énergie va être soit :

• transférée d’un système à un autre
• convertie en une autre forme d’énergie

Voici quelques formes d’énergie :

• Énergie thermique : donne de la chaleur
• Énergie rayonnante : produit de la lumière
• Énergie électrique : elle est produite en convertissant de l’énergie mécanique grâce à un alternateur
• Énergie cinétique : c’est de l’énergie libérée par un déplacement
• Énergie potentielle : c’est l’énergie liée à la hauteur d’un objet
• Énergie nucléaire : qui provient d’une réaction nucléaire 

La décomposition de l’énergie mécanique

L’énergie mécanique est la forme d’énergie provenant du mouvement de quelque chose. Elle est divisée en deux formes :

• L’énergie cinétique Ec : elle provient de la vitesse et se calcule selon $\color{red}{\mathrm{Ec}=\frac{1}{2} \times m \times v^{2}}$
  • L’énergie potentielle de position Ep : elle provient de la hauteur de l’objet par rapport au sol
    $\mathrm{Ep} = m \times g \times h$ (à ne pas connaître)

Avec $\rm m$ la masse en kg, $v$ la vitesse en m/s, $g$ la pesanteur en N/kg et $h$ la hauteur en m.

L’énergie est un concept difficile à se représenter : on ne peut pas voir de l’énergie mais on peut en voir les effets. L’unité légale de l’énergie est le joule (J).

• Les transferts et les conversions de l’énergie

L’énergie peut se transférer d’un corps à l’autre sans changer de forme. Par exemple, la chaleur issue d’un feu de cheminée se transfère jusqu’à nous pour nous réchauffer.

L’énergie peut aussi changer de forme : c’est la conversion de l’énergie. Par exemple, l’énergie chimique contenue dans le carburant se transforme, lors de la combustion, en énergie thermique, en énergie lumineuse et en mouvement.

• Conservation de l’énergie

Lorsque l’énergie change de forme, elle se conserve : la somme des énergies produites correspond à la quantité d’énergie disponible au départ.

Cependant, lors de la conversion de l’énergie, une partie de l’énergie est « perdue » dans le sens où elle devient difficilement exploitable. Dans un moteur thermique de voiture, par exemple, seulement 30 % de l’énergie disponible dans le carburant est exploitée pour créer le mouvement des roues. Le reste est perdu sous forme de chaleur : on dit que la chaleur est la forme dégradée de l’énergie. Un bilan énergétique permet d’identifier, par rapport à l’énergie disponible au départ, la part de l’énergie qui sera perdue lors de la conversion. On souhaite évidemment, lors d’une conversion d’énergie, obtenir le meilleur rendement possible.

La puissance est une énergie consommée ou produite par unité de temps. Elle est donnée par la formule :

$\rm P = \dfrac {E}{t}$

Avec :

• $\rm P$ la puissance en watt (W),
• E l’énergie en joules (J),
• t le temps en secondes (s).

La puissance notée sur un appareil électrique est sa puissance nominale, soit sa puissance optimale de fonctionnement.