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Notions et contenus
Compétences attendues
Ressources énergétiques.
Donner des ordres de grandeurs des puissances mises en jeu dans différents domaines.
Citer les différentes sources d'énergie et préciser si elles sont renouvelables.
Exploiter des données relatives à des ressources énergétiques.
Relation entre puissance et énergie.
Exprimer la relation entre puissance et énergie, l'utiliser dans différents
contextes.
Principe de conservation de
l'énergie.
Exprimer le principe de conservation de l'énergie, l'appliquer dans différents contextes.
Bilan énergétique.
Rendement.
Représenter la chaîne d'énergie de différents systèmes.
Déterminer le rendement d'une transformation énergétique.
Les problématiques principales de notre société moderne sont les besoins croissants
et la durabilité des ressources énergétiques. Cela induit inévitablement des soucis
écologiques et une nouvelle gestion de ces ressources.
Nous définirons dans ce cours, la notion d’énergie et de puissance. Nous verrons
les différentes formes d’énergie et leur mode de transformation. A ce titre, nous
introduirons la notion de chaîne énergétique.
I.
Energie et puissance
1.
Définition de l’énergie
Le mot énergie vient du grec, des mots en (qui veut dire intérieur) et ergon (qui veut dire
travail). L’énergie est identique à un travail : une capacité d’agir (créer un mouvement).
2.
Définition de la puissance
Une puissance est ce qu’un système peut fournir ou recevoir en une seconde. La
puissance est exprimée en Watts (W).
3.
Rappel sur les unités et les conversions
symbole
M
préfixe
Terra
giga
méga
kilo
hecto
déca
x
déci
centi
milli
micro
nano
valeur
106
103
4.
Unités de l’énergie
Les résultats des calculs, à moins d’une spécification contraire seront donnés dans
l’
unité légale :
le Joule (J).
Il existe d’autres unités : les calories, le kilowatt-heures, tonnes équivalent pétrole (tép), …
Cours : Energie et puissance
2
Lampe
II.
Relation entre l’énergie et la puissance
1.
Exemple
Une maison comporte 8 lampes de 60 W, 4 lampes de 25 W et 5 lampes de 20 W. Quelle est
la puissance totale consommée par ces lampes en Watts puis en kilowatts ?
680 W ou 0,680 kW
Quelle est l’énergie électrique consommée en Wh puis en kWh si toutes les lampes
fonctionnent pendant une heure ?
0,680 Wh ou 0,680 kWh
2.
Relation entre l’énergie et la puissance
E = P. t
3.
Exemples
Une perceuse électrique de 1 kW demande 1000 J en 1 seconde, 2000 J en 2 s, 60 kJ en 1 min
et 3,6 MJ en 1 heure.
III.
Conservation de l’énergie
Etudions le cas d’une lampe à filament.
Cette lampe éclaire car l’énergie électrique traversant le filament fait chauffer
celui-ci. En chauffant, elle produit de la lumière.
Energie électrique ( Eélec ) Energie lumineuse ( Elum )
Energie perdue ( Ep )
Le principe de la conservation de l'énergie précise que " rien ne se perd, rien
ne se crée, mais tout se transforme ».
On peut donc en déduire la relation mathématique suivante :
Eélec = Elum + Ep
On définit le rendement pour un système comme le rapport de l’énergie en sortie sur
l’énergie à l’entrée. Le rendement est donc un rapport de puissance :
E : énergie en kWh
P : puissance en kW
t : durée de fonctionnement en heures (h)
rendement en pourcentage (%)
Elum : énergie lumineuse en Joules (J).
Eélec : énergie électrique en Joules (J).
Elum
Eélec
3
IV.
Ressources énergétiques
Exemples de puissances d’appareils domestiques :
Diode électroluminescente (LED ou DEL) de veilleuse :
40 mW
Téléphone portable :
2 à 5 W
TV en veille :
3 à 20 W
Lampe LED :
9 à 25 W
Ordinateur en fonctionnement :
70 à 200 W
Spot de jardin :
100 à 150 W
Réfrigérateur :
150 à 200 W
Four à micro-onde :
700 à 900 W
Perceuse électrique :
500 à 1000 W
Sèche-cheveux :
2 kW
Climatiseur :
4 kW
Cuisinière à gaz :
8 kW
Poêle à bois :
14 kW
Chaudière à gaz :
25 kW
Exemples de puissances hors domestiques :
Centrale nucléaire :
1300 MW à 1450 MW
Centrale hydraulique :
500 kW à 10 MW
Eolienne :
0,1 à 7,5 MW
Panneau solaire :
300 W
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/exercices/electricite/p
uissance_electrique.htm
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