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Énergie

« Énergie » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
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L'énergie, c'est la capacité pour une substance, un objet ou un ensemble d'objets, à produire des actions comme fournir de la chaleur, de la lumière, ou une mise en mouvement (quand on pousse un objet, par exemple). Lorsque c'est une mise en mouvement et en physique, on l'appelle un travail. Ce mot provient du grec energia, qui signifie « force en action ». Dans le cas d'une voiture, la source d'énergie est la combustion de l'essence.

Propriétés de l'énergie[modifier]

  • L'énergie peut se transférer d'un système à un autre
  • L'énergie peut être convertie d'une forme à une autre
  • L'énergie se conserve : on peut la transférer, la convertir mais pas la détruire ou la créer.

Sources d'énergie[modifier]

Barrage de la Rance (France)

Le charbon, le bois, le pétrole, le gaz, l'énergie nucléaire, le mouvement de l'eau (barrage, usine marémotrice), le vent (éolienne) et le Soleil (énergie solaire) sont des sources d'énergie, à condition de savoir comment les utiliser.

L'énergie chimique est l'énergie que donne une matière comme du bois en brûlant, par combustion, , l'énergie éolienne

Le travail des muscles de l'être humain et de l'animal sont également des sources d'énergie.

Pour un physicien, le terme de source n'est pas trop bon car l'énergie n'est pas créée. Le terme de source d'énergie est utilisé pour décrire un système qui convertit de l’énergie non utilisable en énergie utilisable par l'homme.

Formes de l'énergie[modifier]

L'énergie se trouve sous différentes formes et on peut la convertir d'une forme à l'autre, quoique cela puisse être difficile. De plus il est impossible de convertir toute l'énergie d'une forme à une autre. La seule conversion qui peut se faire totalement c'est de convertir une forme d'énergie en ce qu'on appelle chaleur, les autres conversions ne peuvent se faire qu'avec une partie de l'énergie qui sera transformée en chaleur et qu'on appelle des pertes car c'est une forme d'énergie qui n’était pas souhaitée.

Il y a l'énergie mécanique, qui elle-même peut être une énergie cinétique, une énergie potentielle mécanique ou un travail. L'énergie cinétique, est celle qu'un objet a pris lorsqu'il a de la vitesse, l'énergie potentielle mécanique est par exemple celle d'un arc tendu, et le travail est une force sur une certaine distance. En lâchant la corde d'un arc, l'énergie potentielle devient un travail, une poussée sur la flèche, puis cette énergie devient énergie cinétique de la flèche, puisque celle-ci a pris de la vitesse.

Les moyens de transférer l'énergie[modifier]

L'énergie peut être transférée par des ondes électromagnétiques, par exemple celle de la lumière, on dit qu'elle est transférée par rayonnement. C'est de cette manière que nous recevons l'énergie du soleil. L'énergie solaire est donc de l'énergie reçue par rayonnement.

L'électricité est aussi un moyen de transférer de l'énergie. Le réseau de distribution de l'électricité ne contient quasiment pas d'énergie. À chaque instant on y injecte autant d'énergie que celle qui est consommée. C'est un peu comme la chaine du vélo qui transfère l'énergie du cycliste à la roue arrière.

La chaleur ou énergie thermique est pour le physicien un mode de transfert de l'énergie et non une énergie.

En plus du rayonnement il existe d'autres moyens de transférer de l'énergie :

  • par contact : engrenages, courroies, chaine en mécanique, la conduction est un mode de transfert de l'énergie thermique ^par contact.
  • par déplacement de matière qui en contient : gazoduc, pétrolier, camion citerne, circulation d'eau chaude dans le cas du chauffage central. La convection est un moyen naturel de transfert de l'énergie par déplacement d'un fluide (sur terre ce sont principalement l'eau et l'air). L'air chaud étant plus léger (moins dense) que l'air froid, il monte et emmène de ce fait avec lui de l'énergie. C'est pour cela qu'on met les radiateurs au niveau du sol dans les maisons

Unités[modifier]

L'énergie se mesure grâce à des unités. L'unité d'énergie du système international (ou SI) est le joule (J). Un joule représente très peu d'énergie. Un enfant qui monte un étage par un escalier a dépensé plus de 1 000 joules.

D'autres unités sont utilisées. La plus ancienne est la calorie (cal). Elle sert, par exemple, à donner la quantité d'énergie contenue dans les aliments. Une calorie est la quantité d'énergie qu'il faut apporter à un gramme d'eau pour augmenter sa température de 1°C. Il existe aussi la Calorie (avec une majuscule) (Kcal), qui est la quantité d'énergie qu'il faut apporter à un kilogramme d'eau ; elle est égale à 1000 fois la petite calorie (car un kilogramme contient 1000 grammes). La petite calorie vaut 4,18 joules et la grande Calorie vaut 4,18 kilojoules (4 180 joules).

D'autres unités plus modernes sont aussi utilisées, comme, par exemple, le kilowatt-heure (KWh), qui est l'unité usuelle de la consommation électrique que l'on peut consulter sur son compteur électrique, ou encore la tonne équivalent-pétrole (TEP), principalement utilisée pour comparer l'énergie produite ou consommée à l'échelle des pays.Les physiciens utilisent aussi l'électron-volt (eV) pour mesurer des énergies de très faible valeur.

Énergie biologique[modifier]

Les organismes stockent leur énergie sous forme d'énergie chimique. Les lipides sont une forme de stockage de l'énergie. Les glucides sont une autre source d'énergie pour un organisme. Les sucres complexes, comme le glycogène chez les animaux ou l'amidon chez les plantes, sont une forme de stockage des sucres plus facilement utilisables que les lipides.

L'énergie directement utilisable chez les organismes est la molécule d'ATP ou adénosine triphosphate. Presque toutes les réactions chimiques qui ont lieu dans un organisme utilisent plus ou moins directement cette molécule. Les glucides et les lipides, lorsqu'ils sont utilisés, le sont pour produire cette molécule. Les glucides sont convertis en glucose qui est ensuite utilisé pour fabriquer de l'ATP au cours de réactions connues sous le nom de glycolyse. La glycolyse extrait l'énergie du sucre très rapidement, mais le rendement est médiocre (2 ATP par molécule de glucose).

Mais c'est au cours de la respiration cellulaire que la plupart de l'ATP est produit. Cette respiration a lieu au niveau d'une organelle située dans les cellules, appelée mitochondrie. Avec la respiration cellulaire, une molécule de glucose donne environ 30 molécules d'ATP. Cette méthode est donc beaucoup plus rentable, mais elle est lente et nécessite du dioxygène. Lorsqu'on fait un exercice violent, comme courir un 60 mètres, les muscles n'ont plus assez d'oxygène et la demande en ATP est très urgente : la glycolyse est à ce moment le seul moyen de fournir l'ATP aux muscles. Les principaux inconvénients de la glycolyse sont son faible rendement par molécule de glucose, ainsi que la production d'acide lactique. L'acidité locale va agir au niveau de la contraction des muscles et la rendre plus difficile, voire la rendre impossible. Son principal avantage est sa rapidité.

Histoire de l'énergie[modifier]

Le bois, une des plus anciennes sources d'énergie

Les hommes préhistoriques vivaient exclusivement de chasse et de cueillette. Ils ne cuisaient pas les aliments et, comme tous les animaux, n'utilisaient pas d'autre énergie que celle contenue dans leur nourriture ou dans les rayons bienfaisants du soleil.

Il y a un peu plus de 500 000 ans, les hommes découvrent et maîtrisent le feu. Ils apprennent à l'entretenir et à l'utiliser pour se chauffer, s'éclairer, se protéger de certains animaux et cuire des aliments. Le bois devient ainsi la première source d'énergie de l'histoire de l'humanité.

Voir aussi[modifier]


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