L exercice de la responsabilité en matière de développement durable repose sur l analyse des besoins et des contraintes et sur la recherche de solutions nouvelles à court, moyen et long terme. Aucune amélioration ne sera possible sans le concours des sciences. Compétences exigibles au BAC : Besoins énergétiques engendrés par les activités humaines : industries, transports, usages domestiques Quantification de ces besoins : puissance et énergie. Utilisation des ressources énergétiques disponibles. Ressources renouvelables et non renouvelables. Fonctionnement des centrales. Exploitation des énergies. Transport et stockage de l énergie. 1/ Les différentes formes de l énergie. Le mouvement d une voiture et son alimentation électrique sont assurés par le moteur à explosion. Ce dernier brûle, en présence d air, l essence dans ses cylindres de manière à entrainer un vilebrequin qui transmet son mouvement aux roues motrices via la boite de vitesse du véhicule. Essence Moteur à combustion lumières, radio, mouvement chaleur bruit Diagramme de conversion de l énergie Question : 1/ Nommer les différentes formes d énergie représentées par des flèches sur le diagramme de conversion cidessus. 2/ Quel est le rôle principal du moteur à explosion?. 3/ Sur une énergie de 500 J apportée par l essence, une énergie de 80 J est transmise aux roues motrices pour faire avancer le véhicule. Calculer le rendement du moteur à explosion du véhicule. 4/ Des mesures indiquent que sur ces 500 J disponibles, 25 J ont été utilisés par le système électrique de la voiture, 8 J ont produit le bruit du moteur et 387 J ont été transformés en chaleur lors de la combustion de l essence et par les frottements des divers pièces mécaniques. Conclure.. 5/ Lors de la photosynthèse, quelle est la forme de l'énergie incidente? Sous quelle forme retrouvet-on l énergie après ce processus?.. 6/ Mêmes questions pour un panneau photovoltaïque.
2/ Notion d énergie E et de puissance P A/ Définition de l énergie E L énergie est un concept difficile à définir de part son caractère très abstrait. Toutefois, le physicien Eugène HECHT en donne la définition suivante : «L'énergie (du grec ancien ἐνέργεια) est, de manière générale, la capacité de faire un travail, c'est-à-dire d'agir.» Fiche d identité de l énergie E Notation :.. Unité : Appareil de mesure :.. Autres unités : En fonction de ce que l on étudie : -. - la tonne équivalent pétrole (1tep = 42 milliards de Joules) - la calorie (1 cal = 4,182 J) - la grande calorie (1 Cal = 1 kcal = 4182 J) - l électron-volt (1eV = 1,6.10-19 J ) - La calorie (1 cal = 4,182 J) - La kilocalorie (1kcal = 4182 J) Compteur électrique 1 kwh =.. B/ Conservation de l énergie E L énergie est une grandeur qui. En physique, on dira qu elle ne peut donc être ni créée, ni détruite : elle ne peut que.. Exemple : Conversion d énergie dans une lampe à incandescence 1/ Sous quelle forme est l énergie fournie à l ampoule? 2/ En quelles énergies la lampe convertit-elle l énergie fournie? 3/ Quelle est dans ce cas l énergie utile?. 4/ Pourquoi dit-on qu une partie de l énergie est «perdue»?. 5/ On fournit 1000 joules à une ampoule à incandescence. Sachant que ce type d ampoule ne convertit que 5% de l énergie fournie en énergie utile, combien perd on d énergie?. 6/ Expliquer pourquoi les états de l UE ont approuvé en 2008 l'interdiction des lampes à incandescence classiques à partir de 2012.. C/ Notion de puissance P Arnold Schwarzenegger est capable de soulever, au maximum, une barre de 215 kg à 2 m de hauteur en 4 s L homme le plus petit du monde est capable de soulever un pack de lait de 6 kg à 50 cm de hauteur en 20 s. L homme le plus puissant est celui qui est capable de dégager le plus d énergie en un minimum de temps : C est donc TERMINATOR, alias Arnold Schwarzenegger.
La puissance correspond donc à un débit d énergie, c'est-à-dire à la rapidité à laquelle quelque chose va libérer une énergie. Fiche d identité de la puissance P Notation :. Unité :.. Appareil de mesure :. Autres unités : En fonction de ce que l on étudie : - le - le cheval vapeur 1cv = 750 W - le kilo volt ampère (1 kva = 1000 W) Rappel : Fiche d identité de l énergie E Notation : E, U, Q ou W (le plus souvent E) Unité : Le joule (symbole J) C est l unité SI (officielle) Appareil de mesure : Le compteur électrique D/ Quelle relation entre puissance P et énergie E? Exemple : Pour amener un kilogramme d eau de 25 C à 100 C, il faut fournir une énergie d environ 315 kj. Une plaque de cuisson d une puissance de 1200 W fournit cette énergie en 4min et 23s. Une plaque de cuisson d une puissance de 2100 W fournit cette énergie en 2min et 30s. 1/ Quelle est la plaque de cuisson la plus puissante? Justifier. 2/ Combien de joules sont convertis en une seconde par cette plaque? 3/ Quelle est l énergie délivrée par cette plaque en 1 seconde? Relation entre l énergie E, la puissance P et la durée Δt. Formule de l énergie E : Formule de la puissance électrique P :
Ordre de puissance A B C E F D I H G 1 µw 2 à 3 kw 20 mw 100 kw 5 à 30 W 1 MW 30 à 100 W 1 à 3 MW 300 à 800 W 5 GW 800 à 1 kw 3.10 26 W K L J A savoir T Tera 10 12 G Giga 10 9 M Méga 10 6 k kilo 10 3 10 0 m milli 10-3 µ micro 10-6 n nano 10-9
3/ Consommation et besoin actuels en énergie A/ Consommation domestique Exemple n 1 : Voici une facture d électricité : 1/ Quelles sont les unités utilisées pour la puissance P et l énergie E? Expliquer l unité VA. 2/ Exprimer en kwh puis en Joules l énergie consommée par ce particulier pendant la période de facturation. 3/ Exprimer en seconde la durée de facturation PUIS calculer en Watt la puissance moyenne du compteur pendant ces deux mois. Exemple n 2 : On dispose de la fiche technique de trois écrans plats actuels. Ecran plat 50LW 23S Technologie LED Taille : 50 pouces Conso. Max : 62 W Conso Veille : 0,15 W Hors tension / veille : non / oui Alim : AC 100-240 V 50 / 60 Hz Ecran plat 47LC 23W Technologie LCD Taille : 47 pouces Conso. Max : 128 W Conso veille : 0,15 W Hors tension / veille : oui / oui Alim : AC 100-240 V 50 / 60 Hz Ecran plat 47PW 23W Technologie PLASMA Taille : 47 pouces Conso. Max : 184 W Conso veille : 0,20 W Hors tension / veille : non / oui Alim : AC 100-240 V 50 / 60 Hz
Questions : 1/ En tenant compte de toutes les caractéristiques des écrans proposés ici, est-il possible de définir la technologie qui semble la plus économe? 2/ Une famille laisse son écran PLASMA en veille en moyenne 20 h par jour. Quelle est l énergie perdue en une journée (résultat à exprimer en kwh). 3/ Combien de temps pourrait-on allumer une ampoule basse énergie de puissance 30 W avec cette énergie perdue? 4/ Conclure sachant que dans une maison on trouve souvent de nombreux appareils en veille (TV, lecteur, PC, chaine, Box ).. B/ Besoins énergétiques Doc 1 : Répartition des consommations 2009 d énergie en France par secteur d activité Doc 2 : Evolution de la consommation énergétique en France 1/ Comment évoluent nos besoins en énergie? 2/ Quel est le secteur d activité qui montre la plus grande augmentation? 3/ Quel est le secteur le plus gourmand en énergie? 4/ Question ouverte : Explique pourquoi le secteur industriel voit sa consommation électrique stagner depuis quelques années en France. 5/ Question ouverte : Comment faire pour consommer moins et mieux. Donne des exemples d actes quotidiens permettant de faire des économies d énergie