Physique 3.1, chapitre 1

Chapitre1:l’énergie,aspectscientifiqueetnotions
générales
0Planduchapitre
Introduction,étymologieethistoriquedelanotiond’énergie(sections1à3)
Définitions,conservation,classificationselonlesphénomènesphysiques,unitéset
ordresdegrandeur(sections4à7)
Typesd’énergie,transformations,rendement(section8)
Classificationdesénergiesselonlesfilières(section9)
Stockageettransport(section10)

1Introduction
« Ilestimportantderéaliserquedanslaphysiqued’aujourd’huinousn’avonsaucune
connaissancedecequel’énergieest. »R.FeynmanPrixNobeldephysique1965
Comment définir l’énergie ? C’est là une question tout à fait légitime à se poser avant
d’entreprendre toutes discussions sur le sujet.
D’un point de vue commun,celas’avèreunconcept très difficile à décrire puisqu’il demeure
d’abord et avant tout quelque chose d’abstrait.L’énergiene peut pas être vue,ni même
mesurée directement. Son existence n’est révélée que par sa transformation et son transfert.Sa
manifestation dans les phénomènes naturels est donc bien réelle. Pour cette raison, il serait
naïf de prétendre que l’énergie n’est qu’un outil de travail.
Selon Roger Balian, la meilleure façon de définir l’énergie, c’est d’utiliser une approche
historique. Il se trouve que, historiquement, c’est justement la recherche de la constance dans
le mouvement qui a mené à l’élaboration de ce concept.

L’approche dynamique des problèmes de la mécanique vise l’étude des causes du changement
survenu dans l’état du système étudié, un processus souvent laborieux.
Une méthode souvent plus judicieuse est la recherche d’une constante dans le problème,car
étudier le problème en focalisant sur les aspects qui ne changent pas permet d’avoir une vue
beaucoup plus fondamentale de ce qu’est la nature : « la nature est telle qu’une certaine
quantité est toujours conservée ». La recherche de la constance dans les phénomènes naturels
est une idée en soi révolutionnaire qui en a beaucoup facilité l’étude.
Il a toutefois fallu attendre le milieu du XIXème siècle pour que ces idées soient bien établies en
science. Les progrès ont notamment été freinés par un manque de vocabulaire.Aristoten’a
jamais parlé de travail au sens moderne, pas plus que Galilée ne parlait d’énergie. Le
développement d’un vocabulaire adéquat fut une étape tout aussi cruciale àl’émergence du
concept devenu, sans doute, le plus important en physique.
Le concept d'énergie est fondamental pour l'étude des phénomènes de transformation de la
matière (comme la chimie et la métallurgie) et de transmission mécanique, qui sont la base
de la révolution industrielle.Leconcept physique d'énergie s'est donc logiquement affirmé au
XIXème siècle.

2Étymologie
Le terme d’énergie remonte à l'Antiquité,maissonsens était très différent de celui
d’aujourd’hui.
Le mot français « énergie »vientdulatin vulgaire energia, lui‐même issu du grec ancien
ἐνέργεια/energeia. Ce terme grec originel signifie, d'après le Petit Larousse, « force en action »,
par opposition à δύναμις/dýnamis signifiant«force en puissance ».
Aristote a utilisé ce terme dans son étudedumouvement, « au sens strict d'opération parfaite »,
pour désigner la réalité effective en opposition à la réalité possible. Précisons…
Comprendre le mouvement des choses de la nature suppose la distinction métaphysique de
l'être en puissance et de l'être en acte.Cartout changement suppose qu'une « puissance »passe
àl'«acte » (que quelque chose puisse devenir autre, se déplacer d'un lieu à un autre, etc.). Le
mouvement suppose donc, comme dans tout changement d'état, le passage du virtuel au réel,
donc de la puissance (dynamis)àl'acte (energeia).
Le mouvement en lui‐même n'est pas simplement le passage de la puissance au genre d'acte qui
en serait le parfait accomplissement et l'effectuerait donc une fois pour toutes. Tout en
s'accomplissant, il faut que le mouvement reste inachevé, s'il doit pouvoir continuer d'être en
mouvement dans son actualisation. Le mouvement est donc bien l'acte de ce qui est en
puissance. L'actualisation d'une puissance dans un mouvement implique que quelque chose en
lui demeure en puissance.L'essence du mouvement implique que quelque chose y demeure
virtuel. Cette conception fait de la physique d'Aristote un dynamisme.

On rencontre chez Aristote les deux termes :energeia (« qui est en plein travail », le terme
grec « ergon » signifiant « travail ») et entelecheia (« qui séjourne dans sa fin »).
Ces deux mots du vocabulaire aristotélicien sont souvent confondus par les traducteurs,
mais déjà parfois par Aristote lui‐même.
L'analyse du mouvement en trois temps permet cependant de les distinguer :
la fin du mouvement s'appelle entelecheia ;
le mouvement considéré en son déploiement est energeia ;
quant à l'origine du mouvement, elle est en « puissance »(dunamis), c'est‐à‐dire
susceptible de passer et de s'accomplir en sa fin grâce au travail.
La fin est donc un achèvement rendu possible par le mouvement énergique accordé à la
puissance.
Cet ensemble catégorial semble structurer tout mouvement ; en fait, il ne vaut que si on le
comprend préalablement comme tendu vers une plénitude manquante, l'entelecheia ; un
mouvement indéfini ou circulaire ne peut pas être entendu à l'aide de ces catégories.