L’énergie.

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1 l’énergie

2 Qu’est ce que l’énergie ?
Pour définir l’énergie, nous sommes souvent bien embêtés. Nous utilisons tous les jours de l’énergie. La télévision, la voiture, le téléphone, notre vélo ou le chauffage de la maison ont tous besoin d’une source d’énergie pour fonctionner. Nous-mêmes devons manger de la nourriture équilibrée afin de nous maintenir en bonne forme. Mais qu’est ce que vraiment l’énergie elle-même ? La définition que nous donne le Petit Robert est la suivante : «propriété d’un système physique capable de produire du travail». La notion d’énergie est donc définie par ses effets, ce qui est un type de définition un peu étrange et pas facile à saisir. On pourrait dire, pour être un peu plus clair, que l’énergie est « ce qui fait marcher les choses ». L’énergie est ce qui permet aux objets, aux machines∗, aux plantes, aux animaux et aux humains de fonctionner, grandir, bouger, penser, se chauffer, etc.

3 Qu’est ce que l’énergie ?
Un point commun entre le soleil, le pétrole est donc qu’il s’agit de sources d’énergie : le soleil permet aux plantes de grandir, le pétrole permet à nos voitures de rouler. Il s’agit là de sources d’énergies. On voit donc que l’énergie existe sous beaucoup de formes différentes. La difficulté avec la notion d’énergie est que nous pouvons observer la source de l’énergie (le pétrole, le soleil, la nourriture,…) ou bien l’effet produit par l’énergie (une plante qui grandit, une machine qui fonctionne correctement, un vélo qui roule,…) mais nous ne voyons jamais l’énergie elle-même.

4 Différence entre source d’énergie et forme d’énergie
l’énergie Différence entre source d’énergie et forme d’énergie Le travail de l’homme qui veut pouvoir utiliser de l’énergie est d’aller chercher l’énergie là où elle se trouve, à la source de l’énergie, et de la mettre dans une forme utilisable. La source d’énergie est ce qui va être utilisé pour fournir de l’énergie. Il peut s’agir d’une matière (pétrole, charbon, tartines,…), d’un rayonnement comme la lumière du soleil ou encore d’une force comme celle du vent ou des cours d’eau. La forme d’énergie est la forme sous laquelle l’énergie se présente pour être utilisée. On parlera d’effet utile de l’énergie pour désigner ce qui est l’effet recherché de l’utilisation d’énergie. Par exemple, le fait que nos maisons soient bien chaudes même en hiver est un effet utile de l’énergie utilisée dans nos chaudières. La croissance des plantes est l’effet utile de l’utilisation de la lumière du soleil.

5 l’énergie Sept formes différentes d’énergie 1. L’énergie sous forme rayonnante : c’est l’énergie qui existe dans les rayons (ou « ondes électromagnétiques* »), comme la lumière ou encore les rayons ultra-violets, les rayons infra-rouges, etc. Cette forme d’énergie est en fait très utilisée par la nature : sans le soleil et sa lumière il n’y aurait pas de vie telle que nous la connaissons sur la terre. Les plantes en ont besoin pour vivre et grandir. Les hommes et les animaux en ont également besoin pour la chaleur et la lumière apportée par les rayons lumineux.

6 Sept formes différentes d’énergie
l’énergie Sept formes différentes d’énergie 2. L’énergie sous forme mécanique : c’est l’énergie du mouvement des objets solides matériels. Tous les objets en mouvement possèdent donc de l’énergie mécanique. Cette énergie fait tourner les rouages des horloges, fait tourner les CD dans les chaînes Hi-Fi ou les roues des voitures, mais est aussi emmagasinée dans les ressorts des montres ou des jouets à remonter. En remontant les objets à ressorts, nous emmagasinons de l’énergie dans ces ressorts. Celle-ci sera libérée pour faire tourner les rouages des jouets.

7 l’énergie Sept formes différentes d’énergie 3. L’énergie sous forme chimique : C’est l’énergie qui est emmagasinée dans les constituants chimiques artificiels mais aussi dans les produits naturels. Lorsque nous mangeons et respirons, c’est de l’énergie chimique que nous mettons en réserve pour pouvoir vivre, bouger, courir, faire du vélo, lire, étudier etc. Mais les plantes elles aussi fabriquent de l’énergie chimique à partir du soleil et de ce qu’elles puisent dans l’air et le sol (on appelle cela la photosynthèse* naturelle). Les piles électriques fournissent de l’électricité produite à partir de réactions chimiques elles-aussi. Moins marrant, l’énergie chimique est aussi présente dans les produits dangereux et explosifs comme la dynamite…

8 l’énergie Sept formes différentes d’énergie 4. L’énergie sous forme thermique : c’est l’énergie qui existe sous forme de chaleur. Elle peut provenir de nombreuses sources, comme le feu ou la combustion* du pétrole ou du charbon. L’apprentissage de la maîtrise du feu par l’homme fut probablement un grand bouleversement, qui lui permit d’améliorer ses dures conditions de vie.

9 l’énergie Sept formes différentes d’énergie 5. L’énergie sous forme électrique : c’est l’énergie qui nous est fournie par les prises disséminées un peu partout dans nos maisons contemporaines. Cette énergie provient de centrales où on transforme l’énergie hydraulique, chimique ou nucléaire en énergie électrique. Cette énergie est alors utilisées par tous les équipements de la maison : télévision, téléphone, lampe, mais aussi certains radiateurs, afin de nous fournir facilement lumière et chaleur, etc... Comme nous l’avons vu, les piles électriques fournissent aussi de l’électricité, dont l’origine est chimique. Cela peut se révéler très utile pour certaines applications portables.

10 l’énergie Sept formes différentes d’énergie 6. L’énergie sous forme nucléaire : la matière de l’univers est composée de minuscules particules que l’on appelle les atomes. Ceux-ci sont formés de particules encore plus petites qui tiennent ensemble à l’aide de l’énergie nucléaire. Lorsque l’on casse certains atomes, une formidable quantité d’énergie est dégagée. C’est cette énergie nucléaire que l’on utilise dans les centrales nucléaires* pour la transformer en électricité, mais aussi, malheureusement, dans les bombes les plus dangereuses qui soient.

11 l’énergie Sept formes différentes d’énergie 7. L’énergie sous forme hydraulique : c’est l’énergie du mouvement des fluides, tels que les cours d’eau, les mouvements de la mer (vagues, marées, courants de profondeur), mais aussi le vent. On utilisait souvent cette forme d’énergie dans les moulins (à vent ou à eau) pour moudre les grains ou faire de l’irrigation

12 Voici quelques exemples :
l’énergie La transformation de l’énergie Les formes d’énergie sont transformables les unes dans les autres, mais pas n’importe comment. Voici quelques exemples : Les plantes transforment de l’énergie rayonnante (la lumière du soleil) en énergie chimique à l’aide de la photosynthèse. Les centrales nucléaires transforment l’énergie nucléaire en énergie électrique

13 l’énergie La transformation de l’énergie

14 l’énergie La transformation de l’énergie (suite)

15 La transformation de l’énergie
Il est donc possible de passer d’une forme d’énergie à une autre, qui pourra elle-même être à nouveau transformée en une autre, et ainsi de suite. Néanmoins, comme nous l’avons dit ci-dessus, cela ne peut pas se faire n’importe comment. Tout d’abord, ces transformations nécessitent toujours un intermédiaire (ce que nous avons désigné jusqu’ici par le mot « machine »). Le soleil par exemple, pour avoir un effet utile comme la chaleur, nécessite un absorbeur. Le mazout, pour être utile, nécessite une chaudière, cela va sans dire, mais il est important de comprendre que toute transformation d’énergie implique un transfert d’un corps à un autre. Cela nécessite donc toujours un processus, qu’il soit ancien et naturel comme la photosynthèse ou relativement neuf et technologique, comme dans un panneau solaire photovoltaïque. Ensuite, il faut garder à l’esprit qu’aucune transformation n’est complète et que chaque transformation s’accompagne de pertes ( sous forme de chaleur).

16 Panneau solaire photovoltaïque
l’énergie La transformation de l’énergie Source d’énergie Forme d’énergie Machine utilisée Effet utile Soleil Rayonnante Panneau solaire photovoltaïque Electricité Essence Gaz naturel

17 Panneau solaire photovoltaïque Feuilles des plantes (Photosynthèse)
l’énergie La transformation de l’énergie Source d’énergie Forme d’énergie Machine utilisée Effet utile Soleil Rayonnante Panneau solaire photovoltaïque Electricité Feuilles des plantes (Photosynthèse) Vie Essence Gaz naturel

18 La transformation de l’énergie
Source d’énergie Forme d’énergie Machine utilisée Effet utile Soleil Rayonnante Panneau solaire photovoltaïque Electricité Feuilles des plantes (Photosynthèse) Vie Panneau solaire thermique Chauffage d’eau Essence Gaz naturel

19 La transformation de l’énergie
Source d’énergie Forme d’énergie Machine utilisée Effet utile Soleil Rayonnante Panneau solaire photovoltaïque Electricité Feuilles des plantes (Photosynthèse) Vie Panneau solaire thermique Chauffage d’eau Essence Chimique Moteur Mouvement (énergie mécanique) Gaz naturel

20 La transformation de l’énergie
Source d’énergie Forme d’énergie Machine utilisée Effet utile Soleil Rayonnante Panneau solaire photovoltaïque Electricité Feuilles des plantes (Photosynthèse) Vie Panneau solaire thermique Chauffage d’eau Essence Chimique Moteur Mouvement (énergie mécanique) Gaz naturel Chaudière Chaleur pour la maison

21 La transformation de l’énergie
Source d’énergie Forme d’énergie Machine utilisée Effet utile Soleil Rayonnante Panneau solaire photovoltaïque Electricité Feuilles des plantes (Photosynthèse) Vie Panneau solaire thermique Chauffage d’eau Essence Chimique Moteur Mouvement (énergie mécanique) Gaz naturel Chaudière Chaleur pour la maison Cuisinière Chaleur pour la cuisson

22 l’énergie Quelles sont les sources d’énergie habituellement utilisées aujourd’hui ? Les énergies fossiles Les trois sources d’énergie les plus utilisées dans le monde sont le pétrole, le gaz naturel et le charbon. On appelle ces sources d’énergie les énergies fossiles. Ces sources d’énergie sont très vieilles. Cela ne veut pas dire qu’elles existent depuis toujours, mais que leur processus (naturel) de fabrication a pris des milliers (voire des millions) d’années. Pour les avoir, il faut les extraire du sol. Ensuite, comme ces sources d’énergie nécessitent une très longue période pour être formées, on peut dire que leur quantité est limitée. A chaque utilisation du pétrole, du gaz naturel ou du charbon, les réserves naturelles diminuent.

23 l’énergie Quelles sont les sources d’énergie habituellement utilisées aujourd’hui ? Les énergies fossiles Ensuite, comme ces sources d’énergie nécessitent une très longue période pour être formées, on peut dire que leur quantité est limitée. A chaque utilisation du pétrole, du gaz naturel ou du charbon, les réserves naturelles diminuent.

24 l’énergie Quelles sont les sources d’énergie habituellement utilisées aujourd’hui ? Les énergies fossiles Ces énergies fossiles sont constituées principalement de carbone. Lorsqu’on les brûle, la combustion dégage du gaz carbonique ou dioxyde de carbone ou encore CO2 , résultat de la réaction du carbone avec l’oxygène présent dans l’air. Nous verrons que ce gaz pose de nombreux problèmes, notamment dans le phénomène de réchauffement climatique.

25 l’énergie Un petit bout d’histoire de l’utilisation de l’énergie Avant la fin du XVIIIème, on utilisait principalement les sources d’énergie renouvelable de l’environnement immédiat (le bois, l’huile … ). L’énergie sous forme mécanique provenait essentiellement des hommes et des animaux de trait On utilisait également l’énergie éolienne et hydraulique L’énergie solaire était utilisée également

26 Un petit bout d’histoire de l’utilisation de l’énergie
l’invention de la machine à vapeur à la fin du XVIIIème et son utilisation massive dans tous les domaines de la vie publique ont profondément modifié la société occidentale Puis on a inventé le train à vapeur et les bateaux à vapeur, qui ont permis de déplacer de plus en plus de monde de plus en plus vite Au cours du XIXème, on a petit à petit remplacé le bois par le charbon, qui brûle plus fort car il est plus riche en carbone

27 Un petit bout d’histoire de l’utilisation de l’énergie
A la fin du XIXème et pendant le XXème se sont développées les utilisations du gaz naturel et du pétrole et, avec elles, de l’électricité. L’électricité a permis de changer encore nos modes de vie Au cours de la dernière moitié du XXème siècle, on a installé des centrales nucléaires afin de pouvoir produire une très grande quantité d’électricité Mais, si l’électricité a l’air « propre », c’est parce qu’on ne voit généralement pas sa source.

28 (Convertisseurs statiques)
Production de l’énergie Energies Primaires : Thermique (Uranium, Charbon, Gaz) Chaleur Hydraulique ( Barrage: Epotentielle = mgh) Eolienne Solaire, Chimique Energie mécanique (Alternateur) Energie électrique (Convertisseurs statiques) ENERGIE ELECTRIQUE

29 Production de l’énergie électrique
Chaque fois qu'un récepteur électrique est mis en marche , il faut simultanément produire et transporter l'énergie électrique au lieu d'utilisation car on ne peut pas stocker cette énergie . 2

30 Production de l’énergie électrique
Un système de production électrique est constitué : - d'une turbine ( production d'énergie mécanique ) - d'un alternateur ( transformation de l'énergie mécanique en énergie électrique ) 3

31 - l'eau ( centrale hydraulique ) ;
Production de l’énergie électrique Le moyen d'entraîner la turbine peut se faire par : - l'eau ( centrale hydraulique ) ; - la vapeur ( centrale thermique ) 4

32 Production de l’énergie électrique Les centrales thermiques
les centrales thermiques classiques : (Elles utilisent principalement le charbon, le gaz, le fioul) les centrales nucléaires : Elles utilisent la fission nucléaire de l'uranium 235 . 9

33 Production de l’énergie électrique Autres moyens de production
énergie éolienne énergie solaire groupe électrogène Énergie marémotrice 11

34 Alternateur L’élément de Base de tout ces Système, c’est l’Alternateur
Une petite Dynamo

35 Alternateur L’élément de Base de tout ces Système, c’est l’Alternateur

36 Alternateur Constitution
L’élément de Base de tout ces Système, c’est l’Alternateur Constitution N S Encoche

37 Génération des tensions triphasées
Alternateur L’élément de Base de tout ces Système, c’est l’Alternateur Génération des tensions triphasées V1

38 Génération des tensions triphasées
Alternateur L’élément de Base de tout ces Système, c’est l’Alternateur Génération des tensions triphasées