cours énergie

ENERGIE -ENERGIES
L'énergie est, de manière générale, la capacité de faire un travail, c'est-à-dire d'agir.
L’énergie notée W ou E s’exprime normalement en Joules
W = P.
1J c’est l’énergie fournie ou consommée en 1s par un élément d’une puissance de 1W.
C’est aussi le travail effectué par une force d'un Newton sur un mètre.
W = P.
W en joules ; P en Watt ;
en s
Les autres unités
Le Wh ou KWh watt heure ou kilowatt heure (1W ou 1KW pendant 1 heure)
La TEP (tonne d’équivalent pétrole) : 41,868 GJ parfois arrondi à 42 GJ, ce qui correspond
environ au pouvoir calorifique d’une tonne de pétrole.
La calorie : énergie nécessaire pour chauffer 1cm3 d’eau d’un °Celsius. 1 cal = 4,18J
L’électronvolt eV égal à environ 1,60217653×10-19 joule (J)
Etiquette énergétique : est destinée au consommateur, elle résume les caractéristiques
d'un produit, (performances énergétiques), afin de faciliter le choix entre différents
modèles.
Les différentes formes d’énergie
① Energie potentielle
m
Une masse "m" (en kg) subissant une accélération "g" (en m/s²) et pouvant réaliser un
déplacement potentiel "H" (en m), dispose d’une énergie potentielle
Ep = m g H
Poids = m x g
Ep = P x H
② Energie cinétique
Une masse "m" (en kg) se déplaçant dans un mouvement de translation à une vitesse
"v" (en m/s), dispose d’une énergie cinétique : Ec = ½ m v²
Pour un élément en rotation autour d’un axe fixe de moment
d’inertie J et de vitesse angulaire
: Ec =
③ Energie électrique
E = P.∆t
Pour un système résistif P=U.I donc E = U.I.∆t
En régime sinusoïdal, il peut y avoir dans le récepteur un déphasage φ entre le
courant et la tension.
La puissance active : P = Ueff x Ieff x cos(φ) est celle qui génère l’effet utile sur le
récepteur, c’est cette valeur qui est facturée par EDF. Cosφ est nommé facteur
de puissance. E = Ueff.Ieff.cos(φ).∆t
J.COSSALTER
2012 Lycée Méditerranée
H
g
ENERGIE -ENERGIES
④ Energie thermique
La chaleur sensible, notée Qs, est la part échangée qui fait varier la température du système :
Qs = m.Cp.ΔT avec m la masse du corps (kg) , Cp la capacité calorifique (J / KgK pour l’eau Cp = 4185
J/KgK) et ΔT la variation de température du corps (K ou °C).
⑤ Energie chimique
On trouve notamment l’énergie de combustion dans les moteurs à
explosion, les chaudières, le feu... Pour les combustions complètes neutres,
on ramène l’énergie thermique libérée Ech (en J) à l’unité de masse (en kg)
ou de volume (m3) du combustible brûlé. On parle alors de pouvoir
calorifique PC : Ech = PC.m ou Ech = PC.V
⑥ Energie nucléaire
Fission : des noyaux atomiques instables se transforment spontanément («
désintégration ») en des noyaux atomiques plus stables convertissant une
partie de leur masse en énergie, selon la célèbre formule E=mc2.
200MeV par fission d’atome.
La fusion nucléaire est une réaction où deux noyaux atomiques s’assemblent
pour former un noyau plus lourd (par exemple un noyau de deutérium et un noyau
de tritium s’unissent pour former un noyau d’hélium plus un neutron). La fusion
des noyaux légers dégage une énorme quanti té d’énergie.
En physique, l'électronvolt1 ( eV) est une unité de mesure d'énergie. Sa valeur est
définie comme étant l'énergie acquise par un électron accéléré depuis le repos par
une différence de potentiel d'un volt. 1ev = 1,60217653×10-19 J
Les plus gros producteurs d’électricité nucléaire en 2009
Pays
États-Unis
France
Japon
Russie
Corée du Sud
Allemagne
J.COSSALTER
Production
(TWh)
798.7
391.7
263.1
152.8
141.1
127.7
Puissance installée
(GW)
101.163
63.236
47.348
23.084
17.716
20.339
2012 Lycée Méditerranée
Part du
nucléaire
(%)
20.2
78
28.9
17.8
34.8
26.1