Transcript Notions sur l énergie ( PPT - 534 ko )

Journée EDD 28 mars 2012
Lycée clément ADER Tournant en Brie
Samuel VIOLLIN IA-IPR STI Créteil
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Journée EDD Clément ADER Tournant en Brie
Notion sur l’énergie
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’énergie apparaît comme la capacité que possède un
système à produire un effet sur son environnement, à en
modifier une grandeur physique .
L’unité pour quantifier l’énergie est le Joule
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Notion sur l’énergie
l’énergie, c’est quoi ?:
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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Notion sur l’énergie
Forme d’énergie:
On qualifie la forme d’énergie en fonction de la grandeur physique modifiée
Energie électrique : mesurée par une tension ou un courant
Energie magnétique: mesurée par le champ B
Energie thermique : mesurée par une température
Energie mécanique: mesurée par une vitesse, une force, un couple
Énergie rayonnante: mesurée par l’intensité de l’émission
On peut passer d’une forme d’énergie à une autre forme d’énergie grâce à un
convertisseur , par exemple :
Energie
électrique
W1
MOTEUR
Convertir
W2
W3
Energie
mécanique
Energie
thermique
L’énergie ne se perd pas. Elle se transforme
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W1=W2+W3
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Notion sur l’énergie
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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Notion sur l’énergie
Exemple de modification d’un état physique
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
Apport d’énergie
Changement d’état
la vitesse augmente
Masse de la voiture 800 kg
Vitesse initiale nulle
Energie cinétique nulle
Masse du Camion 32 000 kg
Vitesse initiale nulle
Energie cinétique nulle
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Masse de la voiture 800 kg
Vitesse finale 10 m/s
Energie cinétique 40 kJ
Masse du Camion 32 000 kg
Vitesse finale 10 m/s
Energie cinétique finale 1600 kJ
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Notion sur l’énergie
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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Notion sur l’énergie
D’où vient l’énergie ?
On obtient l’énergie à partir de transformations de sources
d’énergie primaire:
Alimentation du
procédé
par injection
Source d’énergie
primaire
kilogrammes
Pétrole
Source d’énergie
primaire
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Après transformation
de la Source
d’énergie primaire on
obtient de l’énergie
secondaire en Joules Joules
Transformer par
combustion
Bruleur
Pertes
Énergie secondaire
sous forme de
chaleur
Déchets sous
forme de gaz et de
suies et de chaleur
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Notion sur l’énergie
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l’énergie: de la source à l’usage
A chaque étape du procédé énergétique, il y a des pertes.
Il faut en tenir compte dans la réflexion globale sur l’énergie
Source
d’Énergie
primaire
Énergie
secondaire
Matières
Énergie finale
Joules
Pétrole
Transformer
Système de
transformation
Source
d’énergie
Primaire
Pétrole Brut
Énergie utile
Joules
Joules
Transporter
Convertir
Réseau
Convertisseur
Centrale
thermique
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Réseau
électrique
Procédé
Pertes
Pertes
Pertes
Utiliser l’énergie
pour le procédé
bouilloire
Pertes
Obtention du
thé
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Notion sur l’énergie
Notion de puissance:
On dit de quelqu’un qu’il est puissant, s’il est capable de modifier
RAPIDEMENT son environnement
On retrouve cela pour les systèmes.
On mesure la puissance d’un système par sa capacité à fournir
rapidement de l’énergie.
Puissance =
Watt
Variation d’énergie Joule
Variation de temps seconde
Variation d’énergie =Puissance x Variation de temps
Joule
Watt
seconde
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 GW
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Notion sur l’énergie
La puissance d’un système
Le camion et la voiture roule ensemble. Pendant le même temps le
moteur du camion a apporté plus d’énergie, il est plus puissant.
Masse de la voiture 800 kg
Vitesse initiale nulle
Energie cinétique nulle
Masse du Camion 32 000 kg
Vitesse initiale nulle
Energie cinétique nulle
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Masse de la voiture 800 kg
Vitesse finale 10m/s
Energie cinétique 40 kJ
Masse du Camion 32 000 kg
Vitesse finale 10m/s
Energie cinétique finale 1600 kJ
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Notion sur l’énergie
Notion de TEP, tonne équivalent pétrole
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 »
Nature de
combustible
Pétrole brut, gazole
Essence
Charbon
GPL
Énergie dégagée
par la combustion
d'une tonne,
en Giga Joules
42
44
26
46
1 tonne de ce combustible vaut, en
tonne équivalent pétrole (en tep)
1,000
1,048
0,619
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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