Les transformations de l’énergie







Cours de physique – niveau classe de première S – partie « Lois et modèles – Formes et principe de conservation de l’énergie » 

  1. Transferts d’énergie
  2. Conversions d’énergie
  3. Décrire les transferts et conversions d’énergie par une chaîne énergétique
  4. Conservation de l’énergie

Transferts d’énergie

Définition

Un transfert est un échange d’énergie de même nature entre deux systèmes : L’un des systèmes cède de l’énergie tandis que l’autre en reçoit.

Lors d’un bilan, les énergies reçues sont par convention positives et celles cédées sont négatives.

Lors d’un transfert idéal entre deux systèmes l’energie cédée est en valeur absolue égale à l’énergie reçue mais en pratique il existe souvent des pertes (une partie de l’énergie peut être transférée à d’autres systèmes) ou une dégradation (dissipation d’énergie thermique) par conséquent l’efficacité du transfert est rarement de 100% et l’énergie reçue est inférieure à l’énergie cédée.

Les transferts d’énergie se font essentiellement par contact et permettent le plus souvent d’échanger :

  • de l’énergie cinétique (par exemple entre de l’air et une voile, entre une turbine et de l’eau, entre deux boules de billard…)
  • de l’énergie thermique par échange de chaleur

Conversions d’énergie

Définition
Une conversion est la transformation d’une forme d’énergie en une autre forme d’énergie.

Exemples

  • Conversion d’énergie potentielle de pesanteur en énergie cinétique lors d’une chute libre .
  • Conversion d’énergie chimique en énergie thermique et lumineuse lors d’une combustion.

Lors d’une conversion idéale la valeur de l’énergie initiale est égale à la valeur de l’énergie convertie mais en pratique il existe toujours une dégradation plus ou moins importante en énergie thermique dissipée dans l’environnement des systèmes.

Décrire les transferts et conversions d’énergie par une chaine énergétique

L’ensemble des transferts et conversions successives d’énergie peuvent être décrits par en chaîne énergétique.

Celle-ci mentionne:

  • les systèmes qui échangent de l’énergie
  • les systèmes qui convertissent de l’énergie (convertisseurs)
  • les différentes formes de l’énergie

Exemple

Exemple de chaîne énergétique: du cycliste jusqu'au phare de son vélo
Chaîne énergétique du cycliste aux phares de son vélo

La représentation la plus fréquente est celle qui indique les différents systèmes qui interviennent successivement en distinguant les convertisseurs des autres systèmes.
Pour indiquer le sens des conversions et des transferts, les systèmes sont séparés par des flèches surmontées du type d’énergie.



Conservation de l’énergie

L’énergie est une grandeur qui ne peut être détruite et qui, globalement, lors de toutes ses transformations se conserve.

Pour un transfert cette conservation peut être exprimée de différentes manières :

  • la somme de toutes les énergies cédées par les systèmes participants est égale la valeur absolue des énergies reçues.
  • La somme des valeurs algébriques (positive pour celle reçues et négative pour celles cédées) des énergies échangées par l’ensemble des systèmes est nulle: ΔE1 + ΔE2 + ΔE3 … = 0
  • la somme des énergies de tous les systèmes avant transfert est égale à la somme des énergies de tous les systèmes après transfert

On peut aussi exprimer la conservation de l’énergie lors d’une conversion:

  • la somme des diminutions d’énergie est égale à la somme des augmentations d’énergie.
  • la somme des différentes formes d’énergie avant conversion est égale à la somme des différentes formes d’énergie après conversion
  • la somme des énergies de tous les systèmes avant conversion est égale à la somme de toutes des énergies de tous les systèmes après conversion

D’une manière générale la somme de toutes les énergies de l’état initial est égale à la somme de toutes les énergies dans l’état final

 


Notions de seconde à réviser

  • La notion d’énergie n’est pas inscrite au programme de seconde, mais il en est question au collège

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