Classe de première Sciences et Technologies de l'industrie et du Développement Durable. Enseignements Technologiques Transversaux

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Yvonne Garon
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Classe de première Sciences et Technologies de l'industrie et du Développement Durable Enseignements Technologiques Transversaux FICHE DE COURS: PUISSANCE

Comment peut-on reconnaître une énergie?

lesquels il entre en interaction. On peut comprendre cette définition à partir d'un exemple simple: lorsque vous faites du vélo.

1 Classe de première Sciences et Technologies de l'industrie et du Développement Durable Enseignements Technologiques Transversaux FICHE DE COURS: PUISSANCE ENERGIE Objectifs: Identifier les formes prises par l'énergie, évaluer les quantités d'énergie, de puissance présente dans un système, connaître les unités Comment peut-on reconnaître une énergie? D'après le petit Larousse l'énergie est une grandeur physique caractérisant un système et exprimant sa capacité à modifier l'état d'autres systèmes avec lesquels il entre en interaction. On peut comprendre cette définition à partir d'un exemple simple: lorsque vous faites du vélo. Vous êtes un système qui développe une grandeur physique qui modifie l'état d'un autre système avec lequel vous entrez en interaction. Système : la personne Système : le vélo Grandeur physique : L'effort sur les pédales à une vitesse de rotation donnée Changement d'état : le déplacement pendant un temps 1

Les différentes formes que peut prendre l'énergie nous rencontrons l'énergie sous sept formes l'énergie électrique l'énergie mécanique l'énergie hydraulique ou fluidique l'énergie thermique l'énergie

2 Les différentes formes que peut prendre l'énergie nous rencontrons l'énergie sous sept formes l'énergie électrique l'énergie mécanique l'énergie hydraulique ou fluidique l'énergie thermique l'énergie lumineuse ou rayonnante l'énergie chimique l'énergie nucléaire. Les solutions techniques transformant l'énergie Les unités qui permettent de quantifier l'énergie l'unité légale qui permet de quantifier une énergie est le Joule J qui correspond à 1Kg.m².s - ². une unité usuelle qui correspond à une puissance développée ou consommée dans un temps est le Watt heure W.h. une autre unité usuelle qui correspond a la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1 centigrade la température de 1 kilogramme d'eau est la Calorie notée Cal, 1 Calorie = 1000 petites calories ou 1 Cal = 1 Kcal. encore une unité usuelle qui correspond environ au pouvoir calorifique d une tonne de pétrole. Elle est notamment utilisée dans l'industrie et l'économie. Elle est notée Tep, Tonne équivalent pétrole. 2

Il existe encore plusieurs unités utilisées par l'économie en fonction de la source de provenance, pour le pétrole le baril (noté bl), pour le gaz naturel le British Thermal Unit (noté Btu), pour le

h = 3600 J. 1 Calorie correspond à 4182 J : 1 Cal = 4182 J. 1 Tonne équivalent pétrole correspond à 41,82 Giga Joules. 1 Tep = 41,82 GJ. 1 Tonne équivalent pétrole correspond à 10 Giga Calories.

6 kwh Une autre unité intéressante à utiliser est l'équivalent pétrole (noté : ep). Elle présente l'avantage d'être plus facile à percevoir concrètement que le joule ou le kilowattheure.

3 Il existe encore plusieurs unités utilisées par l'économie en fonction de la source de provenance, pour le pétrole le baril (noté bl), pour le gaz naturel le British Thermal Unit (noté Btu), pour le charbon la tonne équivalent charbon (noté tec). Conversions entre les différentes unités et ordre de grandeur 1 Joule correspond à une puissance de 1 Watt pendant une seconde : 1 J = 1 W.s donc 1 W.h = 3600 J. 1 Calorie correspond à 4182 J : 1 Cal = 4182 J. 1 Tonne équivalent pétrole correspond à 41,82 Giga Joules. 1 Tep = 41,82 GJ. 1 Tonne équivalent pétrole correspond à 10 Giga Calories. 1 Tep = 10 Gcal. 1 kg de charbon a un pouvoir énergétique de 29 MJ Soit 8 kwh 1 kg de pétrole a un pouvoir énergétique de 42 MJ Soit 11.6 kwh Une autre unité intéressante à utiliser est l'équivalent pétrole (noté : ep). Elle présente l'avantage d'être plus facile à percevoir concrètement que le joule ou le kilowattheure. D autant que cette unité prend comme référence le pétrole dont nous dépendons grandement Le "kilo d'équivalent pétrole" (Kep) est un sous-multiple d'une unité internationalement utilisée : la tonne d'équivalent pétrole ou tep. On peut assimiler 1 Kep d'énergie primaire à un litre de carburant, 1 mètre cube (1m3) de gaz ou encore à 11.6 kilowattheures (kwh) La chaîne d'énergie, la notion de rendement L'énergie ne peut ni se créer ni se détruire mais uniquement se transformer d'une forme à une autre (principe de Mayer) ou être échangée d'un système à un autre (principe de Carnot). C'est le principe de conservation de l'énergie: l'énergie est une quantité qui se conserve. pour comprendre la circulation de l'énergie à l'intérieur d'un système nous utilisons un schéma de représentation que nous nommons la chaîne d'énergie. 3

4 Exemple la chaîne d'énergie d'un scooter thermique: Energie dans sa forme chimique Energie dans sa forme mécanique Energie entrante Energie sortante Pertes d'énergie 4

5 On peut donc exprimer le bilan énergétique du moteur thermique d'un scooter avec la relation: Energie entrante=energie sortante Pertes d ' énergie On peut aussi exprimer le ratio entre les énergies utiles du moteur thermique d'un scooter avec la relation: Energie entrante rendement= Energie sortante En exprimant une énergie en W.h. Le rendement est donc une valeur sans unité. On peut aussi exprimer le rendement à partir des valeurs de puissance entrante et sortante du moteur thermique d'un scooter: rendement= Puissance entrante Puissance sortante 5

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