CH8. Sources et formes de l`énergie

Partie C – L’énergie et ses conversions
CH8. Sources et formes de l’énergie
A1. Les sources naturelles
1. Lister au tableau toutes les sources d’énergie naturelles
remue-méninge
bilan ordonné (projeté) :
2. Dessiner la carte mentale correspondante :
A2. Les formes de l’énergie et ses transformations
Constat :
les énergies primaires (chimique, géothermique, hydraulique,
éolienne,…) sont peu ou pas utilisables directement, il faut donc les
transformer.
1. De l’énergie chimique à l’énergie thermique
La production d’énergie thermique ou chaleur, est obtenue :
- soit directement avec la chaleur de la terre
(rare en France)
- soit par la combustion des ressources chimiques fossiles
- soit par le rayonnement nucléaire de l’uranium
La transformation des énergies primaires (chimique, géothermique,
hydraulique, éolienne,…) en énergie électrique facilement
transportable et utilisable va être réalisée dans les centrales
thermiques.
2. Formation de l’Energie électrique par les centrales
Animations : principe du turbo-alternateur
--------------------- chaine de transformation énergétique ------------------->
énergie chimique
Centrale thermique
classique brûle
charbon, pétrole, gaz
Centrale thermique
nucléaire libère le
rayonnement de
l’uranium
Centrale hydraulique
Centrale éolienne
énergie solaire
Centrale solaire
photovoltaïque
agent
énergie mécanique
énergie
électrique
mise en rotation
du turbo-alternateur
production
d’électricité
eau > 100 °C
 VAPEUR
sous pression
force de
l’eau
force du
vent
agent
énergie électrique
lumière
production directe d’électricité
La France se caractérise par sa très importante
production d’électricité d’origine nucléaire 76 % en 2015,
hydraulique 11%,
autres énergies fossiles 6%,
éolienne 4%,
photovoltaïque 2%.
Rendement d’une centrale nucléaire :
seulement 35% de l’énergie nucléaire initiale sont
transformés en énergie électrique !
Le reste est perdu en énergie thermique inutilisée
(chaleur).
COMPARAISON AVEC LE MONDE (2012) :
A3. L’énergie cinétique
kiné = mouvement, c’est donc l’énergie due au mouvement.
1. Découverte de la formule de l’énergie cinétique Ec
On visualise l’intensité de l’Ec (invisible) par la trace laissée dans le
sable.
- ex1. des bacs à sable autoroutiers : ils sont destinés à stopper les
véhicules en absorbant leur énergie cinétique. (vidéo)
- ex2. en classe :
E. On laisse tomber 2 objets de même forme mais de masses
différentes.
O. L’importance de l’impact permet de visualiser l’Ec de l’objet au
moment du choc.
C. On voit que l’Ec dépend à la fois de la masse et de la vitesse de
l’objet.
2. Quelle proportionnalité entre l’Ec et la vitesse ?
E : On déforme des tubes métalliques par un projectile lancé à
différentes vitesses (p 136) :
Reporter la longueur de tube (ex. flèche pour v=90) qui a été déformée :
vitesse
projectile
en km/h
déformation
en mm (livre)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
60 48 37 28 19 12 7
3
1
0
O : On calcule que la déformation est proportionnelle au carré
de la vitesse du projectile.
C : On conclut que l’Ec est également proportionnelle au carré
de la vitesse du projectile.
2
Formule de l’énergie cinétique : Ec= ½ x m x v
Unités : Ec en joule (J) ; m en kg ; v en mètres/seconde (m/s)
3. Application : distance d’arrêt d’un véhicule (p 138)
- ASSR2 : La distance d’arrêt DA d’un véhicule est la somme de la
distance DR parcourue pendant le temps de réaction et de la distance
DF parcourue durant le freinage : DA = DR + DF
- Quelle proportionnalité entre vitesse et distance de freinage ?
On calcule que la distance de freinage est proportionnelle au carré
de la vitesse du véhicule.
- ASSR2 : compléter le tableau suivant avec des croix :
facteurs
... de l'état de fatigue du conducteur ?
... du système de freinage ?
... de l'absorption d'alcool ou de drogues ?
... des conditions météo ?
... de l'état des pneumatiques ?
... de la vitesse du véhicule ?
DR dépend-t-il
vrai
faux
DF dépend-t-il
vrai
faux
DA dépend-t-il
vrai
faux
A4. L’énergie potentielle
C’est l’énergie due à la position d’un objet.
1. Découverte de l’énergie de position p 139
ex1 : lâcher de balles identiques
E : les 2 balles sont lâchées de 2 hauteurs différentes dans le sable
O : elles laissent 2 traces de taillles différentes
C : leur énergie au choc est liée à la hauteur de départ de la balle.
On dit que la balle située plus haut possède au départ une énergie
potentielle (Ep) plus élevée.
ex2 :
E : les montagnes russes
O : en descendant, le wagon accélère et donc son énergie cinétique
augmente.
Arrivé en bas, le wagon remonte la pente car il a acquis suffisamment
d’Ec.
Lors de la remontée, le wagon gagne de l’Ep, donc il perd de l’Ec et
donc sa vitesse diminue.
C : Descente : l’Ep se transforme en Ec.
Montée : l’Ec se convertit en Ep.
Animation montagnes russes
Bilan CH8 :
A1. Les sources naturelles d’énergies
 Distinguer les énergies renouvelables (eau, vent, soleil, géothermie)
et les énergies non renouvelables (charbon, pétrole, gaz, uranium).
A2. Les formes de l’énergie et ses transformations
 Une centrale électrique réalise une chaîne énergétique où l’énergie
primaire subit une ou plusieurs conversions pour devenir énergie
électrique.

Toute centrale électrique possède un alternateur transformant de
l’énergie mécanique en énergie électrique.

La France se caractérise par sa très importante production d’électricité
d’origine nucléaire 76 % en 2015.
A3. Energie cinétique
 Tout objet en mouvement possède une énergie cinétique, qui dépend de
sa masse et de sa vitesse, selon la formule :
E c = ½ x m x v2
Unités : Ec en joule (J) ; m en kg ; v en mètres par seconde (m/s)
 L’énergie cinétique étant proportionnelle au carré de la vitesse d’un
véhicule, la distance de freinage le sera donc également.
 ASSR2 : DA = DR + DF (connaitre le tableau des facteurs influents)
A4. Energie potentielle
 Au voisinage de la Terre, plus un objet est placé haut, plus il possède
d’énergie de position Ep.
 Unités : Ep en joule (J), comme toute énergie.
Remarque :
L’énergie mécanique totale d’un système est constante et s’écrit :
Em = Ec + Ep