3 ème Chapitre 12 : Source, transfert et conversion d énergie (classe inversée)

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1 3 ème Chapitre 12 : Source, transfert et conversion d énergie (classe inversée) RAPPEL N 8 Il existe différentes formes et sources d énergie : 1. Les formes d énergies L énergie nucléaire de l uranium est utilisée dans les centrales nucléaires. L énergie lumineuse provenant du Soleil nous éclaire et nous chauffe. Les aliments, le pétrole, le charbon, le gaz, constituent de l énergie chimique. Le feu fournit de l énergie thermique (chaleur) et de l énergie lumineuse. 2. Les sources d énergie On peut classer les différentes énergies en deux catégories : les sources d énergie renouvelable ou non renouvelable (appelées fossiles) : Source non renouvelable Source renouvelable Elle disparait un jour à cause de l exploitation humaine, car ses stocks sur Terre sont limités ou se renouvellent trop lentement. Energies fossiles : - pétrole - gaz - charbon Elle est exploitable sans limite de durée à l échelle humaine : - source éolienne - source solaire - source hydraulique - source biomasse - source géothermique Energie nucléaire : - uranium 3. Les transferts et conversions d énergie L énergie ne peut être ni créée, ni détruite. Elle peut être transférée d un objet à un autre, ou convertie d une forme en une autre. Transfert d énergie Deux corps peuvent échanger la même forme d énergie : l un en gagne, l autre en perd. On parle de transfert d énergie. Conversion d énergie L énergie peut être convertie d une forme d énergie en une autre. On peut alors schématiser cette conversion par une chaîne énergétique : Une partie de l énergie reçue par le Energie utile convertisseur est convertie en énergie Energie exploitée Convertisseur exploitable (énergie utile). Le reste de Energie dissipée l énergie reçue est «perdue» en général sous forme d énergie thermique (énergie dissipée).

2 THEME 3 CHAPITRE 12 : Sources, transferts et conversions d énergie Activité 1 : Quels sont les conversions et transferts d énergie? (TICE) Nom : Activité : seul(e) en groupe Date : B4 : Utiliser des outils de simulation D4 : Interpréter un résultat et en tirer une conclusion 1. Conversion d énergie lors du mouvement d un objet Il s agit d étudier le mouvement d un mobile sur le parcours de montagnes russes. Se connecter à l adresse suivante : ecanique.htm Observer l animation autant de fois que nécessaire pour répondre aux questions suivantes. 1/ A quelles grandeurs correspondent les symboles d énergie suivants : E c : E p : E m : Energie mécanique 2/ On s intéresse tout d abord à la partie du parcours entre les points A et H (photo ci-contre) : a) Observer le «réservoir» de l énergie E p : - En quel point E p est-elle maximale? En quel point E p est-elle minimale? Est-ce en accord avec les connaissances du cours? Justifier. b) Observer le «réservoir» de l énergie E C : - En quel point E C est-elle maximale? En quel point E C est-elle minimale? Est-ce en accord avec les connaissances du cours? Justifier.

3 c) Décrire le comportement des grandeurs en complétant le tableau avec : «augmente» ou «diminue» ou «reste constante». Vitesse Hauteur E C E P E m Entre A et B Entre B et C Entre G et H d) On appelle énergie mécanique E m la somme des énergies de position et cinétique d un objet en mouvement. Le comportement de E m est-il en accord avec la définition donnée? Justifier. 3/ On s intéresse maintenant à la partie du parcours à l intérieur de la montagne (photo ci-contre). A l intérieur de la montagne, le parcours est-il plat? Justifier. 2. Transfert d énergie dans les centrales électriques A l aide de l activité 1, rédiger un court texte expliquant quels sont les transferts d énergie qui ont lieu dans une centrale électrique. Puis, résumer le fonctionnement d une centrale électrique en complétant le diagramme de conversions d énergie ci-après... Diagramme de conversions d énergie dans une centrale électrique Energie perdue par frottement Energie perdue par échauffement Energie Energie Energie Réseau électrique

4 Synthèse n 25 Dans la nature, on trouve deux sortes de sources d énergie : Les sources d énergie, dont les stocks sont inépuisables et se régénèrent naturellement à grande vitesse : Les sources d énergie, dont les stocks s épuisent rapidement. On les appelle des énergies. A l heure actuelle, pour préserver, et limiter l épuisement des ressources, on doit sa consommation d énergie et privilégier les énergies. Synthèse n 26 Lors d un mouvement ou bien dans les centrales électriques, l énergie est en d autres formes. On assiste alors à une. Pour un corps en mouvement, l énergie totale de ce corps est appelée. Elle est donnée par la formule :. Elle est constante pendant tout le trajet :. Lorsque le corps chute, diminue et se transforme en qui augmente (prise de vitesse). On peut représenter ces variations d énergies par un graphique : Dans une centrale électrique, l énergie reçue de la source est une énergie (de mouvement) qui est donnée à la turbine ou aux pales. Cette énergie est en énergie mécanique par la turbine ou les pales, qui est à son tour convertie en énergie par l. Au cours de ces transferts d énergie, une partie de l énergie est car non utilisée. Le n est donc pas de 100% :

5 THEME 3 CHAPITRE 12 : Sources, transferts et conversions d énergie Activité 2 : Quels sont les conversions d énergie lors du fonctionnement d une pile? Nom : Activité : seul(e) en groupe Date : (en lien avec l AP) D3 : Mesurer des grandeurs physiques B3 : Mobiliser ses connaissances pour répondre à une question scientifique 1. De quoi est constituée une pile? «La première pile fut réalisée par le physicien italien Alessandro Volta en Il alterna des pièces de cuivre et de zinc, séparées par un tissu imbibé de saumure. A ces bornes, une tension fut recueillie... La première pile chimique est découverte!» 2. Schéma d une pile en laboratoire Electrode de zinc Electrode de cuivre Solution ionique de sulfate de cuivre (bleu) L appareil de mesure utilisé ici est un voltmètre. Il permet de mesurer la tension électrique débitée par la pile. L unité de la tension est le volt, de symbole V. Les électrons libres se déplacent de la borne négative vers la borne positive, dans les fils électriques. Les ions se déplacent de façon ordonnée dans la solution ionique : - Les cations de la borne positive vers la borne négative de la pile - Les anions de la borne négative vers la borne positive de la pile.

6 3. D où provient l énergie électrique délivrée par la pile? C est une transformation chimique qui est à l origine du fonctionnement des piles et des batteries. Les réactifs sont : Les produits sont : Le bilan de la transformation chimique de la pile s écrit : En toutes lettres : ion cuivre + zinc ion zinc + cuivre Avec les formules chimiques : 4. Quels sont les transferts d énergie lorsque la pile fonctionne? Dans une pile ou une batterie, il y a conversion d énergie chimique en énergie électrique d une part et en énergie thermique d autre part. Une pile s arrête de fonctionner lorsqu au moins l un des réactifs est entièrement consommé, ce qui stoppe la transformation chimique. Compléter le diagramme de conversion d énergie ci-dessous :

7 Synthèse N 27 Une pile fonctionne grâce à l énergie produite par la entre l électrode de et la solution de, appelée. La transformation chimique est la suivante : Remarque : Les ions sulfate sont des ions car ils ne participent pas à la transformation chimique. Au cours du fonctionnement de la pile : Le métal zinc est détérioré petit à petit : c est un. De la même manière, les ions Cu 2+ sont consommés car la solution bleue se décolore : c est le deuxième. Petit à petit, un dépôt orange se forme sur le zinc, c est du métallique, c est un. Le test à la soude met en évidence la présence des ions Zn 2+ (précipité blanc) dans la solution finale : c est le deuxième. La température au cours du fonctionnement de la pile et de l électricité est fournie car. L énergie est donc convertie en énergie d une part et en énergie d autre part. Schéma d une pile :