chap Énergie
Puissance et énergie
La puissance est une grandeur instantanée qui represente un débit d'énergie.
relation entre energie et puissance
P = E/ΔT
E= PxΔt
Puissance s'exprime en Watt
Energie s'exprime ne Joules
deta t s'exprime en seconde
1 Watt correspond a un jours par seconde (kg.m2.S-3).
Énérgie est une grandeur physique qui ?
L'énérgie est une grandeur physique qui:
-peut être sotcké dans des système sous ≠ formes
-peut etre transférée d'un systhéme a l'autre
-peut se conserver dans un système isolé
types de sytèmes
-système ouvert : échange de matière
-système fermé : pas d'échange de matière
-système isolé : pas d'echange d'énergie
qu'elle est la difference entre le kilowatt-heure et le kilowatt ?
kilowatt-heure (kWh) -> ex: 1kWh correspond a l'énergie consommé par un appareil de 1000w en fonctionnement pendant 1h
kilowatt par heure (kW/h) -> represente la variation de puissance au cours du temps.
qu'elle sont les sources d'énergie?
-source primaire : (origine naturelle):
>energie renouvelable : renouvellement naturel est suffisament rapides pour être considérées comme inépuisable a l'echelles humaine. (ex: biomasse, vent, soleil...)
>energie non renouveelable: renouvelement extremement lent et s'epuise rapidement (ex: charbon, petrole, uranium ...)
-source secondaire (origine anthropique):
>source entropique, fabriqué par l'homme a partir de source primaire (ex: pile, baterrie..)
qu'elle sont les diffrentes formes d'énergie
-énergie cinétique : Ec = 1/2mv2 -> énergie qui possède un objet en mouvement
-énergie potentielle : Ep = m.g.h -> énergie qu'un objet possède du fait de sa position par rapport a une reference
-énergie chimique : liée au reaction chimique ( ex: combustion, digestion ...)
-// thermique : liée a la temperature et a l'agitation thermique des molécules
-// nucleaire : liéde a la structure des noyau des atomes, mise en jeu lors de la reaction de la fission ou de fusion nucléaire.
-// éléctrique :transporté par le courant électrique => énergie secondaire.
Équilibre et stabilité:
-Un système est en équilibre lorsque son énergie potentiel est maximale ou minimale.
-Cet equilibre peut etre stable ou non :
>sytheme stable lorsque Ep au minimum
>système instable lorsque Ep au max
qu'elle sont les ≠ modes de transphère d'énergie ?
- transfèrt d'énergie thermique: intervient lorsuqu'il y a une ≠ de temperature entre deux corps en contacte.
> condution (sans deplacment de matière)
> convection (avec deplacement de matière -> spécifique au fluides et materiaux deformable).
-transfère par chaleur sensible : cede ou stock l'energie dont sa temperature varie sans changer d'état.
-transfère par chaleur latente : stocke ou cede energie par changemment d'état, tout en conservant sa temperature qui est celle du changment d'état.
-transfère d'énergie mécanique: sous forme de travail des force
-transfère energie electrique : sous forme de travail des forces electrique
-transfère d'energie rayonnante : se fait sous forme de rayonnement électomagnetique.
relation transfère sensible
Q = m x Cp x Δt
relation tranfère chaleur latente
Q = m x L x F ou Q = m x L x v
quecequ'une chaine énergétique ?
= representation schématique de toutes des étapes caractérisant le cheminement de l'énergie d'une source vers son utilisation.
> on y précise:
- la nature de la source
- forme d'energie rencontré
- modes de transfère d'énergie
- le convertisseur ou transformateur d'énergie utilisés (dispositif qui recoit de l'énergie d'un systhèmz A et qui peut le transfèrer à un système B) .
une chaine energetique contient toujours :
-un systhème de depart (comporte un reservoire d'énergie dans lequel on va puiser)
-un ou plusieurs convertisseur énergétique
-un système final (qui lui aussi se comportent comme un reservoir d'énergie)
il y a tjr des pertes d'énergie qui entraine un transfère d'energie vers l'environement car les convertisseur, transformateur ou transphère d'énergie ne sont pas parfaits ( cette perte est souvant liée au frotement).
rapport du rendement énergetique
on definie le rendement énergetique ρ comme étant le rapport entre l'énergie utile en sortie et l'energie fournie par la source en entrée.
ρ = Eu / Ee
Eu : energie utile
Ee : energie fournie en entré
le rapport s'exprime sans unité ( ou en % si on multiplie par 100)
Plus le rendement est proche de 1, plus le systeme est performant.
qu'indique le rendement d'énergie ?
La qualité de la conversion d'énergie.
plus il est proche de 1 plus le rendement est performant.
lorsque le rendemnt est faible cela indique une perte d'energie importante (souvent sous forme de chaleur).
conservation de l'énergie
"rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme" (Lavoisier)
Ce principe fondamentale de physique affirme que:
>dans un système isolé, l'énergie totale d'un système isolé reste constante au cours du temps
>autrement dit, pour tout phénomène physique, l'énergie totale initiale d'un syshtme isolé est égale à son énergie totale final.
>au cours du processus, l'énergie change de forme mais ne sidparait pas et n'est pas crée a partir de rien.
énergie mécanique
definit comme la somme de l'energie cinetique et l'energie potentielle
Em = Ec + Ep
> En absence de forttement l'energie mécanique est conservé
>En presence de frottements, une partie de l'energie mécanique est transformée en énergie interne.
Ei : le système s'échauffe, et l'energie mécanique ne se conserve plus.
cependant, il existe tjr conservation de l'energie totale (Et) donné par : Et = Ec + Ep + Ei
les mouvements perpétuel existe t'il ?
non, car aucun système phyque réel n'est parfaitement isolé de son environement, il perd tjr une partie de sont energie ( pas frottement, rayonement, émission de chaleur ...)
> ainsi tout mouvment finit par s'arreter, car l'energie mécanique se tranforme peu a peu en d'autres formes d'energie, meme si l'energie totale de l'ensemble reste constante.
de quoi resulte les energie non renouveleable ?
Elle sont formé sur le longue periode geologique.
Elle resultent du poégage et du stockage du CO2 puis de sa transformation par divers processus phisoco-chimique et biologique. -> donne naissance a ≠ ressources fossiles exploitée ajrd'hui ex:
> charbon : transformation de matière végé en sub intermediaire appelé le kérogène (= constitue etape entre la MO et les combustible fossiles)
plus le % de carbon est elevée, plus le charbon est énergetiquement riche et efficace à la cobustion.
> hydrocarbures : proviennet de l'accumulation de MO transformé en kérogène puis convertie au cours du temps en pertole ou en gaz naturel.
>le nucléaire: energie libere par lors de la réactions de fission nucléaire des noyau atomiques.
relation qui permet de calculer l'energie liberer lors d'une reaction nucleaire
E = m x c^2
relation entre la masse m du combustible nucleaire et l'energie
Dans ce types de reaction, une partie de la matière disparait pour etre transformer en energie.
c^2 presente un facteur extremeemnt elever et donc une tres petite perte de masse peut libérée une quantite d'energie considerable.
qu'elles sont les ≠ types d'énergie renouvelable
-energie solaire: E transporté par rayonnement électromagnetique du soleil, ils en existe deux types:
> solaire photovoltaique: transforme energie solaire en electricité grâce à des panneaux photovoltaique formé de composant electroniques.
> solaire thermique: recuperation de l'energie thermique du rayonnement S avec des chauffeaux, paneau noir solaire.
-energie éolienne :exploitation des mouvment de l'aire pour génerer de l'énergie mécanique, transforme ensuite en energie electrique grace a un tubo-alternateur.
-energie hydraulique / energie marémotrice : similiaire a l'éolien, mais utilise l'energie de l'eau en mouvment.
-energie géothermique : exploite chaleur du sous-sol
-énergie bioénergique : utilise l'énergie stockés sous forme organique
principe de fonctionement des centrales
utilisation d'une forme d'energie en entrée pour faire tourner une turbine
la turbone entraine l'alternateur qui produit le l'enectricité.
fonctionement du groupe turbine-alternateur
->turbine mise ne mouvement par de l'eau, vapeur ou vent
->turbine fait tourner l'axe sur lequel elle est fixée
-> le rotor composer d'une serie d'aimants est entrainer par le mouvment
->la proximité avec les aiments touurnant du rotor crée le courant éléctrique.
que-ce-qu'une calorie?
En diététique, la calorie sert à definir la quantité de d'energie apporté par un aliment ( souvent pour 100g), elle represente la chaleur que cet aliment fournit lors de sa combusion dans le corps.
ATP ( filière énergetique humaine)
= molécule clef servant a génerer l'énergie selon la demande des muscles.
-un effort intense nécessite un apport en ATP rapide, tandis qu'un effort prolongé demande un apport moins important mais maintenue dans la durée.
-les muscles contiennet déjà une petite reserve d'ATP, ce qui permet de produire de l'énergie trés rapidement.
les trois filières énergétique
-Anaérobie alactique : pas d'oxygene, utilise la créatine phosphates, ne produit pas d'acide lactique et permet un effrot explosif.
-Anaérobie lactique : pas d'oxygene, utilise le glycogène, produit de l'acide lactique et permet de poursuivre un effort relativmeent intense.
-Aérobie: utilise oxygène, grande production d'ATP et adapté a un effort prolongés (ATP est synthetiser grace à l'oxydation du glucose).