0Pour bien démarrer
🎯 Objectifs
- Citer les principales formes d'énergie et sources d'énergie (renouvelables ou non).
- Représenter une chaîne énergétique (réservoir, convertisseur, transferts).
- Appliquer la conservation de l'énergie : énergie reçue = énergie utile + énergie perdue.
- Utiliser les unités joule (J) et kilowattheure (kWh).
🧰 Prérequis
- Notion d'énergie et de sources d'énergie (5e, 4e).
- Circuit électrique simple (5e, 4e).
- Calcul d'une différence et d'un pourcentage.
🔎 Situation de départ
Une éolienne, un panneau solaire et une centrale à gaz produisent tous de l'électricité. Comment l'énergie passe-t-elle d'une forme à une autre, et pourquoi une partie semble-t-elle « perdue » ?
1Les formes d'énergie
L'énergie existe sous différentes formes :
| Forme | Exemple |
|---|---|
| cinétique (liée au mouvement) | vent, voiture qui roule |
| de position (liée à l'altitude) | eau retenue par un barrage |
| thermique | eau chaude, frottements |
| chimique | essence, aliments, pile |
| électrique | courant dans un circuit |
| rayonnante (lumineuse) | lumière du Soleil, lampe |
| nucléaire | noyaux d'uranium |
L'énergie mécanique regroupe l'énergie cinétique et l'énergie de position. L'unité d'énergie est le joule (J).
2Les sources d'énergie
- Renouvelables : Soleil, vent, eau (barrages, marées), biomasse, géothermie. Elles se reconstituent à l'échelle humaine.
- Non renouvelables : pétrole, gaz naturel, charbon (énergies fossiles), uranium. Leurs réserves s'épuisent.
Les énergies fossiles libèrent du dioxyde de carbone en brûlant : elles contribuent au réchauffement climatique.
3Les chaînes énergétiques
Une chaîne énergétique représente les conversions d'énergie :
- le réservoir (stock d'énergie) dans une ellipse ;
- le convertisseur dans un rectangle ;
- les transferts par des flèches légendées par la forme d'énergie.
La pile est un réservoir d'énergie chimique ; elle transfère de l'énergie électrique à la lampe (la conversion chimique → électrique a lieu dans la pile).
4Conservation de l'énergie
Principe de conservation
L'énergie ne se crée pas et ne disparaît pas : elle se convertit.
$$E_{reçue} = E_{utile} + E_{perdue}$$
L'énergie « perdue » n'a pas disparu : elle est convertie sous une forme non utile (le plus souvent thermique). On cherche des convertisseurs qui ont le moins de pertes possible.
Le kilowattheure
Pour l'électricité, on utilise le kilowattheure (kWh) : $1\ \text{kWh} = 3\,600\,000\ \text{J} = 3{,}6\times10^{6}$ J.
🧪 Simulation 1 — Construis la chaîne énergétique
🧪 Simulation 2 — Bilan d'énergie
Règle l'énergie reçue et la part qui devient utile. La somme utile + perdue reste toujours égale à l'énergie reçue.
🧪 Simulation 3 — Renouvelable ou non ?
Trie chaque source d'énergie : touche une étiquette puis choisis sa catégorie.
| Source | Catégorie |
|---|
🛠️ Méthode — Faire un bilan d'énergie
Énoncé
Un moteur électrique reçoit 500 J d'énergie électrique et fournit 400 J d'énergie mécanique. Représente la chaîne énergétique et calcule l'énergie perdue.
Exemple entièrement rédigé
- Identifier : réservoir : pile (énergie chimique, délivrée sous forme électrique) ; convertisseur : moteur ; énergie utile : mécanique ; pertes : thermique.
- Schématiser : pile → (électrique) → moteur → (mécanique, utile) + (thermique, perdue).
- Relation : $E_{reçue} = E_{utile} + E_{perdue}$ donc $E_{perdue} = E_{reçue} - E_{utile}$.
- Calcul : $E_{perdue} = 500 - 400 = 100$ J.
- Conclure : 100 J sont convertis en énergie thermique : le moteur chauffe.
⚠️ Erreurs fréquentes
| Ce qu’on lit souvent | Ce qu’il faut retenir |
|---|---|
| ❌ L'énergie perdue disparaît. | ✅ Elle est convertie en une forme non utile (thermique) : l'énergie totale se conserve. |
| ❌ Un radiateur a des pertes thermiques. | ✅ Pour un radiateur, l'énergie thermique est l'énergie utile ! |
| ❌ Le Soleil est un convertisseur. | ✅ Le Soleil est un réservoir/source d'énergie ; le panneau est le convertisseur. |
| ❌ L'uranium est renouvelable car il ne produit pas de CO₂. | ✅ Renouvelable ≠ sans CO₂ : l'uranium est une réserve qui s'épuise. |
| ❌ 1 kWh = 1 000 J. | ✅ 1 kWh = 3 600 000 J. |
| ❌ Une flèche de chaîne énergétique représente un appareil. | ✅ Une flèche représente un transfert d'énergie, légendé par sa forme. |
📌 L’essentiel
- Formes : cinétique, de position, thermique, chimique, électrique, rayonnante, nucléaire.
- Sources renouvelables (Soleil, vent, eau, biomasse, géothermie) / non renouvelables (pétrole, gaz, charbon, uranium).
- Chaîne énergétique : réservoir (ellipse) → convertisseur (rectangle) → transferts (flèches légendées).
- Conservation : $E_{reçue} = E_{utile} + E_{perdue}$.
- Unités : joule (J) ; 1 kWh = $3{,}6\times10^{6}$ J.
✅ Quiz — je fais le point
Réponds seul(e). Aucune correction n’est affichée : ton professeur fera le bilan avec toi.
1. Une éolienne convertit principalement :
2. Quelle source est renouvelable ?
3. Une lampe reçoit 100 J et fournit 30 J de lumière. Énergie perdue :
4. Dans une chaîne énergétique, le convertisseur est représenté par :
5. 2 kWh valent :
6. L'énergie stockée dans une pile est de l'énergie :