Fiche de cours : le défi énergétique

FICHES SUR LE THEME / LE DEFI ENERGETIQUE

Dans le système international d'unités, l'énergie se mesure en joules (J), mais cette unité est peu utilisée en économie.

Dans le domaine industriel, on trouvera surtout la tonne d'équivalent pétrole : énergie libérée par la combustion d’une tonne de pétrole 1 tep = 42.109J

Pour l'énergie électrique, on utilise plutôt le kilowattheure : 1 kW·h = 3 600 kJ = 3,6. 106 J

La puissance est l'énergie consommée par unité de temps. Elle s’exprime en watt (W)

P = E / Δ

Pour appliquer cette relation, deux systèmes d'unités sont possibles :

• [pic 1]en watt (W), [pic 2]en seconde (s) et E en joule (J) [unités S.I]
• [pic 3]en kilowatt (kW), [pic 4]en heure (h) et E en kilowattheure (kW.h)

Lorsqu'on cherche à comparer la consommation énergétique de deux appareils électriques, on compare généralement leur puissance, ce qui revient à comparer l'énergie consommée pour une même durée de fonctionnement.

Les formes d’énergies

∙ L’énergie mécanique peut être sous deux formes :

• énergie cinétique qui est l’énergie que possède un système du fait de son mouvement donc de sa vitesse
• énergie potentielle de pesanteur qui résulte de la position en altitude du centre de gravité de l’ensemble du système. Par exemple, l’eau en haut d’une chute possède de l’énergie potentielle de pesanteur du fait de son altitude.

∙ L’énergie chimique est une énergie microscopique stockée dans les liaisons chimiques entre atomes. Les piles ou les végétaux stockent de l’énergie chimique.

∙ L’énergie nucléaire est associée aux nucléons (neutrons et protons) du noyau de l’atome. Le soleil est un réservoir d’énergie nucléaire comme le sont toutes les étoiles.

∙ L’énergie rayonnante lumineuse est transportée par la lumière. L’émission d’énergie rayonnante lumineuse par le soleil est au cœur du phénomène de la photosynthèse et du cycle de l’eau. C’est une énergie de transfert.

∙ L’énergie thermique d’un corps est l’énergie cinétique d’agitation microscopique et désordonnée des molécules et des atomes de ce corps. C’est une énergie de transfert.

∙ L’énergie électrique  est l’énergie de transfert associée au passage d’un courant électrique dans un conducteur.

La conservation de l’énergie 

La loi physique appelée « loi de conservation de l’énergie d’un système isolé » affirme qu’un système isolé n’échange ni matière ni énergie avec le reste du monde. Il n’est donc possible ni de créer ni de détruire de l’énergie mais seulement de la transformer d’une forme à une autre.

Conversions de l’énergie

Quand on parle d'utiliser une ressource énergétique, il s'agit en fait de convertir une forme d'énergie en une autre. Par exemple la combustion du bois est une conversion d'énergie chimique en énergie thermique. Une forme d’énergie peut être stockée dans un réservoir et un convertisseur transforme cette forme d’énergie en une ou plusieurs autres formes.

Il est important de noter que toute conversion d'énergie s'accompagne d'une dégradation, c'est-à-dire d'une perte sous forme d'énergie thermique (effet Joule dans les circuits électriques, frottements mécaniques…)

On peut représenter la conversion, ou la chaîne de conversions, par une chaîne  énergétique, qui représente les différentes formes d'énergie et les « convertisseurs » qui permettent de passer d'une forme d'énergie à l'autre. Est également représentée la dégradation d'énergie sous forme thermique qui accompagne les conversions.

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