L’énergie

Qu’est-ce que l’énergie C’est la capacité d'un système à produire un travail (des actions) ou de provoquer un changement. C'est une grandeur physique qui caractérise l'état d'un système. L'énergie s'exprime en joules. (1 J = 1N x 1m)

Qu’est-ce que l’énergie (suite) L'énergie provient de différentes sources et elle peut prendre différentes formes : chaleur, énergie musculaire, énergie mécanique, chimique, électrique, etc.

Loi de conservation de l’énergie L'énergie ne peut ni se créer ni se détruire mais uniquement se transformer d'une forme à une autre ou être échangée d'un système à un autre. Exemple: L’énergie potentielle d’une bille devient de l’énergie cinétique lorsqu’elle tombe. Énergie mécanique = Énergie potentielle + Énergie cinétique (Em = Ep + Ek)

Relations entre les différents types d'énergies

Loi de conservation de l’énergie (suite) Ces transferts se produisent sans perte d’énergie dans un système isolé. ↓ Un système qui n’échange pas d’énergie avec son environnement.

Le rendement énergétique Le rapport entre l'énergie ayant la forme qui nous intéresse et l'énergie dépensée pour l'obtenir. C’est le pourcentage de l’énergie consommée qui a été transformé en énergie utile. Rendement énergétique = Quantité d’énergie utile (J) X 100 Quantité d’énergie consommée (J)

Exemple de problème Pour effectuer un travail de 2 400 J. Une machine consomme 12 000 J. Quel est le rendement énergétique de cette machine ? Rendement énergétique = Quantité d’énergie utile (J) X 100 Quantité d’énergie consommée (J) Rendement énergétique = 2 400 J X 100 12 000 J = 20 %

L’énergie thermique (ET) L’énergie que possède une substance en raison de la quantité de particules qu’elle contient et de leur agitation. Température: La mesure du degré d’agitation des particules d’une substance.

L’énergie thermique (suite) Chaleur (Q): C’est le processus de transfert d’énergie thermique causé par une différence de température entre un objet et son environnement (ou entre deux milieux).

Exemple: verre d’eau avec glace L’eau dégage de la chaleur que la glace absorbe. Ce transfert d’énergie thermique provoque une diminution de la température de l’eau et le changement de phase de la glace.

L’énergie thermique (suite) La chaleur est présente dans un système uniquement lorsqu’il n’y a pas équilibre thermique (donc lorsqu’il y a une variation d’énergie): Q = ∆ET ∆ET : Variation de l’énergie (J) où Q : Chaleur (J)

Calcul de la chaleur absorbée ou dégagée Q = m c ∆T Q : Chaleur transférée (J) m : Masse de la substance (g) c : Capacité thermique massique (J / g oC) p.75 dans le manuel ∆T : Variation de la température (oC)

Exemple Compare la quantité de chaleur impliquée dans les situations suivantes: Un bécher contenant 100 g d’eau passe de 20 oC à 44 oC. Un bécher contenant 100 g d’éthylène glycol passe de 20 oC à 44 oC.

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Éthylène glycol

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Éthylène glycol

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Éthylène glycol

Q = m c ∆T Eau m = 100 g c = 4,19 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 4,19 J x 24 oC g oC Q = 10 056 J Éthylène glycol m = 100 g c = 2,20 J / g oC ∆T = 44 oC – 20 oC = 24 oC Q = 100 g x 2,20 J x 24 oC g oC Q = 5 280 J

Si la variation de température est négative  la substance a perdu de l’énergie thermique (dégagement de chaleur) Si la variation de température est positive  la substance a gagné de l’énergie thermique (absorption de chaleur)

Énergie électrique C’est la quantité d’énergie consommée par un appareil. Elle dépend de la puissance et du temps d’utilisation.

E = P  ∆t Peut aussi s’exprimer en kWh E : Énergie (J) P : Puissance (watts) ∆t : Variation de temps (s)

La puissance La puissance est le rythme auquel un appareil électrique consomme de l’énergie. (taux de transformation de l’énergie) E ∆t P = Plus un appareil est puissant, plus il travaille rapidement

Les formes d’énergie Il existe 2 grandes catégories d’énergie: Énergie cinétique → Énergie potentielle liée au mouvement d’un corps dépends de la vitesse de l’objet emmagasinée dans un corps dépends de la masse de l’objet dépends de la hauteur de l’objet