La chaleur dans l’environnement

La chaleur est une forme d’énergie qui peut être transférée d’un corps à un autre. On peut expliquer les transferts de chaleur à partir de la théorie particulaire. La chaleur provient de plusieurs sources. La chaleur a des effets positifs et négatifs sur l’environnement.

Vocabulaire théorie particulaire de la matière chaleur énergie cinétique température énergie thermique dilatation thermique contraction thermique

La théorie de la matière Toute matière est faite de minuscules particules. Il y a des espaces vides entre les particules. Les particules bougent constamment. Les particules bougent plus vite lorsqu’elles sont chauffées. Les particules s’attirent entre elles.

La chaleur Quand un objet est chauffé, les particules bougent plus vite. Quand un objet est refroidi, les particules bougent plus lentement. Transfert d’énergie – objet chaud entre en contact avec un objet froid – effet opposé. La chaleur est simplement un transfert d’énergie des particules.

L’énergie cinétique, la chaleur et la température Énergie cinétique: énergie libérée ou transférée par le mouvement d’un objet ou de ses particules.

La température Mesure du degré de chaleur ou de froid d’un objet; la quantité d’énergie cinétique moyenne des particules dans une substance. La quantité moyenne d’énergie cinétique contenue dans un objet chaud est plus grande que dans un objet froid. Plus l’objet est chaud, plus les particules bougent.

La théorie particules et les états de la matière

L’énergie thermique Énergie thermique: énergie cinétique totale de toutes les particules dans un objet. L’énergie thermique peut augmenter en chauffant l’objet et peut diminuer en le refroidissant.

Les changement d’état

La dilatation et la contraction thermique Quand la matière est chauffée, son volume augmente (dilatation thermique). La masse d’un objet reste la même. La taille des particules ne change pas.

Refroidir Vs. Chauffer Particules bougent plus lentement, moins d’espaces. Moins d’énergie cinétique. Moins d’énergie thermique. Particules bougent plus vite, plus d’espaces. Plus d’énergie cinétique. Plus d’énergie thermique.

La dilatation et la contraction thermiques au quotidien Les matériaux se dilatent et se contractent quand la température varie. Important dans les matériaux utilisés dans les bâtiments.

La dilatation et la contraction des solides La structure d’un bâtiment peut être endommagée par l’inégalité de la contraction ou de la dilatation Les ponts et les trottoirs sont séparés par des espaces « rainures de dilatation » Permettent au béton et à l’acier de se dilater sans se déformer ou craquer

La dilatation et la contraction des gaz Quand un gaz est chauffé, l’énergie cinétique des particules augmente. Les particules frappent les parois du contenant plus souvent avec plus de force Parois flexibles, les collisions plus rapides et fréquentes peuvent les forces à s’étirer

La dilatation et la contraction des liquides Influent sur le volume Les liquides se dilatent quand ils sont chauffés

Le transfert et la conservation d’énergie

Vocabulaire conduction énergie géothermique roche ignée roche métamorphique convection énergie de rayonnement rayonnement

Le transfert d’énergie thermique L’énergie thermique se déplace naturellement d’une substance ayant une température haute à une autre substance ayant une température moins haute. Se transmet de plusieurs façons

La conduction Transfert d’énergie thermique Les particules de l’élément chauffant vibrent rapidement, entrent en collision et transfèrent de l’énergie Les métaux (cuivre et l’aluminium sont de bons conducteurs) Le bois et le plastique ne le sont pas

La convection L’air et l’eau – transfert d’énergie thermique Dépend des caractéristiques de tels fluides Les fluides chauds se soulèvent (moins denses), les fluides froids (plus denses) coulent vers le fond Mouvement continuel – convection Ne peut pas se produire dans les solides (particules)

La convection dans l’environnement Le réchauffement inégal de l’air à la surface de la Terre = la formation de courants de convection Près d’un lac durant l’été Sol refroidit plus rapidement que l’eau « brise terrestre »

Le rayonnement

Le rayonnement Sans l’énergie du Soleil, il n’y aurait aucune vie sur Terre. Énergie de rayonnement – vient du Soleil, voyage dans l’espace Rayonnement – transfert d’énergie à travers le vide de l’espace (rayon électromagnétique) L’énergie de rayonnement est absorbée par les particules et transformée en énergie thermique

Les sources d’énergie de rayonnement sur Terre Les flammes des chandelles Les ampoules à incandescence Plaques chauffantes – rayons infrarouges

L’absorption et la réflexion du rayonnement du Soleil Énergie solaire – lumière visible et de rayons infrarouges Les rayons UV, X et gamma sont absorbés par l’atmosphère Quantité dépend : l’heure du jour, la saison, la météo, l’ozone Le reste de l’énergie est absorbé par les nuages, l’eau, le sol, les bâtiments, nos corps, etc.

La gestion du transfert de l’énergie thermique Les bâtiments perdent le moins d’énergie possible. Les isolants – réduisent le transfert indésirable d’énergie en limitant la conduction et la convection L’enveloppe thermique – les murs, le toit, l’isolation, les fenêtres, etc. Réduit la conduction, convection et rayonnement

Prévenir la conduction Matériaux d’isolation Mauvais conducteurs d’énergie thermique Limite le mouvement de l’air Augmenter la quantité d’isolant L’air est un excellent isolant

Les toits verts Innovation Une membrane étanche, une membrane de drainage, un substrat de croissance léger (sol) et de la végétation

Réduire le transfert d’énergie par convection L’énergie s’échappe à travers les interstices Devrait être calfeutré Avantages et désavantages L’échangeur d’air

Réduire le transfert d’énergie par rayonnement Ondes électromagnétiques Les écrans anti-rayonnement minimisent le transfert d’énergie Les fenêtres

Les sources de chaleur dans l’environnement

Vocabulaire énergie solaire friction source d’énergie classique source d’énergie renouvelable source d’énergie non renouvelable combustibles fossiles bilan énergétique de la terre effet de serre gaz à effet de serre réchauffement de la planète source d’énergie alternative chauffage solaire passif système d’énergie solaire active biocarburant

Les sources d’énergie

L’énergie solaire et l’énergie géothermique Le soleil – 90% de l’énergie pour la Terre Les réactions nucléaires à l’intérieur du Soleil libèrent beaucoup d’énergie – l’énergie solaire Absorbée et transformée en énergie thermique L’énergie solaire et l’énergie géothermique sont d’importantes sources d’énergie thermique perpétuelle.

Les transformations d’énergie L’énergie chimique (pétrole, gaz) peut être converti en énergie thermique quand c’est brûlé. Friction – énergie thermique On a besoin d’énergie pour éclairer, communiquer, refroidir, transporter, fabriquer des produits

Les sources d’énergie électrique L’électricité peut transformer les autres formes d’énergie en électricité La production et consommation d’énergie améliore notre vie

Les sources d’énergie classiques Les centrales thermoélectriques, hydroélectriques et nucléaires Ces sources d’énergie électrique sont utilisées de façon courante depuis longtemps

L’énergie hydroélectrique Produite dans les centrales hydroélectriques par l’énergie emmagasinée dans l’eau (barrage) Source d’énergie renouvelable Source d’énergie propre – peu de pollution Inconvénients – inondation, empêche les poissons et d’autres animaux de descendre ou remonter

L’énergie nucléaire Produite par le noyau des minuscules particules Grandes quantités d’énergie Uranium transformé en énergie thermique Forme d’énergie la plus concentrée Coûte cher, difficile à bâtir et à entretenir, radioactivité Source d’énergie non renouvelable (quantité limitée)

L’énergie thermoélectrique et les combustibles fossiles Brûler du charbon, pétrole ou du gaz naturel Vapeur Combustibles fossiles se forment à partir des restes de plantes et d’animaux, décomposés Grande valeur – facile à transporter, pas cher Produit l’électricité

Le dilemme des combustibles fossiles 80% de la production d’énergie mondial, c’est une ressource précieuse!!! 2 désavantages majeurs Ne sont pas renouvelables Pollution de l’air – pluies acides et smog.

Le réchauffement de la planète

L’effet de serre Les sources Le bilan énergique de la Terre (quantité d’énergie absorbée) Énergie de rayonnement du Soleil se trouve emprisonnée Gaz à effet de serre (emprisonnent de l’énergie) Se forment naturellement et sont nécessaires De grandes quantités brûlées Méthane

Le réchauffement de la planète et ses effets sur la société et l’environnement La température augmente Les conséquences Perturbations écologiques Augmentation du niveau de la mer Diminution des récoltes et des denrées alimentaires

Passer à l’action Notre consommation et les conséquences Apporter des changements Réduire nos productions de gaz à effet de serre Marcher, autobus, bicyclette Moins d’eau chaude

Les sources d’énergie alternatives :

L’énergie éolienne et l’énergie des vagues Non polluantes et renouvelables Produites par les courants de convection Découlent de l’énergie solaire Source ancienne Turbines éoliennes – efficaces, $, écologiques Le bruit

L’énergie solaire Chauffage solaire passif Système d’énergie solaire active 2 types – panneaux solaire et photovoltaïques