Journée EDD 28 mars 2012 Lycée clément ADER Tournant en Brie
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Journée EDD 28 mars 2012 Lycée clément ADER Tournant en Brie
Samuel VIOLLIN IA-IPR STI Créteil
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Notions sur l’énergie
Journée EDD Clément ADER Tournant en Brie Notion sur l’énergie
Samuel VIOLLIN IA-IPR STI Journée EDD Lycée Clément ADER 28 mars 2012
L’énergie apparaît comme la capacité que possède un système à produire un effet sur son environnement, à en modifier une grandeur physique .
l’énergie, c’est quoi ?:
Lorsque l’on dit d’une personne qu’elle est énergique…on qualifie sa capacité à « faire bouger les choses », à agir sur son environnement. Cette définition reste valable en physique
L’unité pour quantifier l’énergie est le Joule
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l’énergie, c’est quoi ?:
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Il faut de l’énergie pour modifier une grandeur physique liée à un système
Par exemple, il faut de l’énergie pour :• modifier la température de l’eau dans une casserole,• modifier la vitesse d’un mobile,• modifier le courant dans un circuit électrique,• modifier l’aimantation dans un barreau de fer,• etc.
En fonction de la nature de la grandeur physique modifiée, on parle de différentes formes d’énergie.
C’est toujours la même unité, le Joule
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Energie électrique : mesurée par une tension ou un courant
Energie mécanique: mesurée par une vitesse, une force, un couple
On qualifie la forme d’énergie en fonction de la grandeur physique modifiée
Forme d’énergie:
Energie magnétique: mesurée par le champ BEnergie thermique : mesurée par une température
Énergie rayonnante: mesurée par l’intensité de l’émission
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Energie mécanique
Energie électrique
MOTEURW1 W2
On peut passer d’une forme d’énergie à une autre forme d’énergie grâce à un
convertisseur , par exemple :
Convertir
Energie thermique
W3
W1=W2+W3L’énergie ne se perd pas. Elle se transforme
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l’énergie, c’est quoi ?:La grandeur physique modifiée est un indicateur de l’énergie que possède un système
Mais pour quantifier l’énergie d’un système, il faut également tenir compte de ses propriétés intrinsèques
Pour l’air sec, il faut apporter une énergie de 1005 Joules pour modifier de 1 degré une masse de 1kg
Pour l’eau, il faut apporter une énergie de 4185 Joules pour modifier de 1 degré 1 kg d’eau
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Exemple de modification d’un état physique
Masse de la voiture 800 kgVitesse initiale nulle
Energie cinétique nulle
Masse du Camion 32 000 kgVitesse initiale nulleEnergie cinétique nulle
Apport d’énergieChangement d’état la vitesse augmente
Masse de la voiture 800 kgVitesse finale 10 m/s
Energie cinétique 40 kJ
Masse du Camion 32 000 kgVitesse finale 10 m/sEnergie cinétique finale 1600 kJ
L’énergie thermique générée par la combustion de l’essence est convertie en énergie cinétique par le moteur et en pertes sous forme de chaleur
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D’où vient l’énergie ?
On obtient l’énergie à partir de sources d’énergie primaire:
C’est l'ensemble des produits énergétiques non transformés. Ce sont d’une part :les produits fossiles comme le pétrole brut, les schistes bitumineux, le gaz naturel, les combustibles minéraux solides, et l'énergie tirée de la fission de l'uranium , et d’autre part :les sources d’énergie renouvelable comme la biomasse, le rayonnement solaire, l'énergie hydraulique, l'énergie du vent, la géothermie (à partir d’une proposition INSEE)
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BruleurSource d’énergie primaire
PétroleTransformer par
combustion
Énergie secondaire sous forme de chaleur
Alimentation du procédé
par injection
Joules
Pertes Déchets sous
forme de gaz et de suies et de chaleur
Source d’énergie primaire
kilogrammes
Après transformation de la Source
d’énergie primaire on obtient de l’énergie
secondaire en Joules
D’où vient l’énergie ?On obtient l’énergie à partir de transformations de sources d’énergie primaire:
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l’énergie: de la source à l’usage
Source d’Énergie primaire Énergie
secondaire Énergie finale
Convertisseur
Convertir
Source d’énergie PrimairePétrole Brut
Transformer
Pertes
Système de transformation
Transporter
Procédé
Utiliser l’énergie pour le procédé
Réseau
Pertes Pertes Pertes
Joules Joules Joules Matières Énergie utile
Pétrole
A chaque étape du procédé énergétique, il y a des pertes. Il faut en tenir compte dans la réflexion globale sur l’énergie
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Centrale thermique
Réseau électrique
bouilloire Obtention du thé
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On dit de quelqu’un qu’il est puissant, s’il est capable de modifier RAPIDEMENT son environnement
Notion de puissance:
On retrouve cela pour les systèmes.On mesure la puissance d’un système par sa capacité à fournir rapidement de l’énergie.
Puissance =Variation d’énergie
Variation de tempsWatt seconde
Joule
Variation d’énergie =Puissance x Variation de temps Watt secondeJoule
L’énergie se mesure également en Watt.heure (égal à 3600 Joules) ou ses multiples, KW.h, MW.h, GW.h
Une tranche de centrale nucléaire à une puissance d’environ 1 GW10
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La puissance d’un système
Masse de la voiture 800 kgVitesse initiale nulle
Energie cinétique nulle
Masse du Camion 32 000 kgVitesse initiale nulleEnergie cinétique nulle
Masse de la voiture 800 kgVitesse finale 10m/s
Energie cinétique 40 kJ
Masse du Camion 32 000 kgVitesse finale 10m/sEnergie cinétique finale 1600 kJ
Le camion et la voiture roule ensemble. Pendant le même temps le moteur du camion a apporté plus d’énergie, il est plus puissant.
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L’unité d’énergie est le Joule. Dans l’usage commun, des unités pratiques sont utilisées en rapport avec l’usage par exemple le kW.h Pour comparer l’énergie fournie par différentes sources d’énergie on les ramène souvent à l’énergie obtenue par la combustion d’une tonne de pétrole.On obtient une unité d’équivalence baptisée « tonne équivalent pétrole », la « tep »
Notion de TEP, tonne équivalent pétrole
Nature de combustible
Énergie dégagée par la combustion
d'une tonne,en Giga Joules
1 tonne de ce combustible vaut, en tonne équivalent pétrole (en tep)
Pétrole brut, gazole 42 1,000Essence 44 1,048Charbon 26 0,619
GPL 46 1,095
1 MW.h électrique d’origine géothermique = 0,860 tep
1 MW.h électrique d’origine nucléaire= 0,260 tep
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