Physique-Chimie · 3e · L’énergie
Conservation et pertes d’énergie
Rien ne se perd, tout se dégrade.
En bref
Le principe de conservation de l'énergie est l'un des plus solides de la physique : l'énergie ne se crée pas et ne se détruit pas, elle se transforme.
Ce que cela implique
Dans un système isolé, la somme de toutes les formes d'énergie reste constante.
| L'étape de la chute d'une bille | L'énergie |
|---|---|
| En haut | Maximum d'énergie de position |
| En descendant | Elle se convertit en cinétique |
| La somme | Elle ne varie pas, si l'on néglige les frottements |
La somme de l'énergie de position et de l'énergie cinétique s'appelle l'énergie mécanique : Em = Epp + Ec.
Exemple résolu : la chute d'une bille
Une bille de 0,1 kg est lâchée sans vitesse d'une hauteur de 5 m. On néglige les frottements et on prend g = 10 N/kg.
- En haut : Epp = 0,1 × 10 × 5 = 5 J et Ec = 0 J, donc Em = 5 J.
- À mi-hauteur (2,5 m) : Epp = 2,5 J, donc Ec = 5 − 2,5 = 2,5 J.
- Juste avant le sol : Epp = 0 J, donc Ec = 5 J.
- On en déduit la vitesse : ½ × 0,1 × v² = 5, donc v² = 100 et v = 10 m/s.
Alors pourquoi parler de « pertes »
| Ce qui se passe | Ce que cela signifie |
|---|---|
| Une partie de l'énergie devient thermique | Elle est dissipée dans l'environnement, par frottements ou effet Joule |
| Elle n'a pas disparu | Elle est dégradée : trop diluée pour être récupérée |
« Perte » est un mot d'ingénieur, pas de physicien : rien ne manque au bilan, quelque chose manque à l'usage.
Dans la réalité, une balle qui rebondit remonte chaque fois un peu moins haut : à chaque choc, une part de son énergie mécanique devient thermique.
Le rendement, mesure de cette dégradation
rendement = énergie utile ÷ énergie totale reçue
| L'appareil | Son rendement |
|---|---|
| Moteur thermique de voiture | Environ 30 % — les deux tiers partent en chaleur |
| Moteur électrique | Jusqu'à 90 % |
| Lampe à incandescence | Environ 5 % |
| LED | Plus de 30 % |
Économiser l'énergie
| Le geste | Ce qu'il évite |
|---|---|
| Isoler un logement | Les transferts thermiques |
| Choisir un bon rendement | L'étiquette énergie |
| Éteindre les veilles | Une consommation continue |
| Limiter la vitesse, préférer les transports collectifs | Une énergie cinétique inutile |
Le bilan énergétique
énergie reçue = énergie utile + énergie dissipée
C'est ce bilan qu'on demande de compléter au brevet, en joules ou en pourcentages.
Exemple : un moteur thermique reçoit 100 kJ de son carburant et rend 30 kJ utiles. L'énergie dissipée vaut 100 − 30 = 70 kJ, et son rendement 30 %.
Les erreurs fréquentes
- Écrire que l'énergie « disparaît » à cause des frottements : elle devient thermique.
- Croire qu'un appareil réel peut atteindre 100 % de rendement.
- Oublier que la conservation ne vaut exactement que si l'on tient compte de toutes les formes d'énergie.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
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1.Que dit le principe de conservation de l’énergie ?
2.Sous quelle forme les pertes d’énergie apparaissent-elles le plus souvent ?
3.Que signifie « énergie dégradée » ?
4.Quel est l’ordre de grandeur du rendement d’un moteur thermique de voiture ?
5.Quel convertisseur a le meilleur rendement ?
6.Que se passe-t-il pour une bille qui tombe, si l’on néglige les frottements ?
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Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
La fiche de révision, sur une page
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