L’ENERGIE
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Pour faire l’ascension de 0 à 500m notre coureur a fournit une énergie de 0,12 kWh
Pour chauffer de 0 à 100° un litre d’eau la source de chaleur a fournit 0,12 kWh
Pour soulever la charge de une tonne pesant environ 10 000 Newtons à 40 mètres le moteur a fournit une énergie de 0,11 kWh.
Pour faire la lessive le compteur a enregistrer une consommation de 2 kWh
Le temps que nous regardions le film le compteur a enregistré une consommation de 0,3 kWh
La lampe de 100W est restée allumée toute la nuit dans la cave le compteur a enregistré une
Consommation de 0,9 kWh
Le radiateur de 1kW ne c’est pas arrêté durant nos cinq heures de présence dans la pièce le compteur a enregistré 5 kWh.
POUVOIR ENERGETIQUE :
Les matériaux combustibles, les aliments ,l’eau le vent ont un pouvoir énergétique.
Quelques exemples :
Un kg de charbon a un pouvoir énergétique de : 29 000 k Joules 8 kWh
Un Kg de riz a un pouvoir énergétique de : 15 300 k Joules 4,25 kWh
Un kg de sucre a un pouvoir énergétique de : 16 720 k Joules 4,64 kWh
Un litre de fuel a un pouvoir énergétique de :
Un kg de bois a un pouvoir énergétique de :
Un 1000kg d’eau qui tombe de un mètre 10 k Joules 0, 0027 kWh
Selon le mode d’utilisation de la source d’énergie on constatera qu’il y a beaucoup d’énergie perdue nous étudierons cela tout à l’heure dans le paragraphe rendement.
Pour l’instant qu’elle est l’unité de mesure de l’énergie ?
UNITE DE MESURE :
Je vous ai parlé dans les exemples ci dessus de kilo Watt heure de kilo Joules.
En fait se sont des multiples de l’unité de base qui certes, est petite devant la réalité des grandeurs pratiques .
Le JOULE est l’énergie fournie par une force de un Newton qui déplace son point d’application de un mètre.
1 mètre 
1 Newton
On utilisera donc plutôt les multiples plus adaptés aux grandeurs rencontrées.
Mais attention dans les calculs les unités doivent être en correspondance
Le kilo Joule 1000 Joules
Le Watt heure 3600 Joules
Le kilo Watt heure 3600 000 Joules
Ajoutons que pour élever de un degré un gramme d’eau il faut 4,18 Joules donc 418J pour passer de 0° à 100° et 418k Joules pour un litre d’eau.
Cette valeur est importante à connaître car souvent on utilise l’énergie pour chauffer une masse d’eau .
LE RENDEMENT :
Je constate trop souvent que vous ne savez plus ce que l’on désigne par rendement et que vous utilisez mal les formules se rapportant au rendement ! un effort s’impose !
Vous fournissez à la chaudière d’une centrale une quantité de charbon dont le pouvoir énergétique est de 100 kWh le compteur d’énergie électrique à la sortie de l’alternateur enregistre 36 kWh d’énergie utile fournie au réseau pour la combustion totale du charbon.
Le rendement de la centrale est de 36 %
Si nous faisons la différence 100 – 36 = 64kWh nous trouvons l’énergie perdue.
EXPERIENCES
Vous pouvez reprendre ces expériences chez vous , avec le risque d’entendre ce genre de remarque si vous jetez l’eau dans l’évier après l’expérience sans l’utiliser :
" Tu gaspilles l’énergie on voit bien que tu ne payes pas la facture d électricité ! "
Pour ma part j’ai attendu 9 minutes 30 secondes pour obtenir l’ébullition de 1 litre d’eau à 10°sur une plaque électrique de 1000 Watts.
Après refroidissement de la plaque j’ai repris la même expérience avec le couvercle sur la casserole et la j’ai attendu 8 minutes 30 secondes.
EXPLOITATION DES RESULTATS
Nous allons calculer l’énergie théorique pour porter à ébullition notre litre d’eau
Nous allons calculer l’énergie qui a été fournie par la plaque chauffante dans les deux cas
Nous calculerons alors le rendement des deux expériences .
Nous avons 1000 g d’eau dont il faut augmenter la température de 90° sachant que 4,18 Joules
Elèvent 1g d’eau de 1° . Il faut une énergie de :
1000 x 90 x 4 ;18 = 334 400 Joules soit 376 200 : 3600 = 104,5 Wattheures
Sachant que une plaque de 1000 Watts fournit 1000 Joules par seconde.
Dans la première expérience l’énergie fournie est de :
1000 x (9 x 60 + 30) = 570 000 Joules soit 570 000 : 3600 = 158,3 Wattheures
Dans la seconde expérience l’énergie fournie est de :
1000 x (8 x 60 + 30) = 510 000 Joules soit 510 000 : 3600 = 141,6 Wattheures
Les rendements sont 104,5 : 158,3 = 0,66 ou 66%
104,7 : 141,6 = 0,737 ou 73,7%
CONCLUSIONS
Nos expériences mettent en évidence une différence entre l’énergie absorbée et l’énergie
Utilisée. Cette différence est l’énergie perdue.
On cherchera toujours à limiter les pertes ( c’est ce que nous avons fait dans la deuxième expérience) et ainsi améliorer le rendement.
Quand nous ferons des exercices il est impératif de savoir que l’énergie absorbée par un convertisseur d’énergie est plus grande que l’énergie utile qu’il fournit.
h = Wu / Wa Wa > Wu
Pertes = Wa – Wu
W = Force x déplacement W = F x d
L ENERGIE EXERCICES
La plaque restant chaude après l’ébullition je me suis dit que je pouvais la couper après
7 minutes 30 secondes.
L’eau c’est mise à bouillir quelques instants après.
Calculez l’énergie fournie par la plaque ?
Calculez le rendement et l’énergie perdue ?
J’étais décidé à faire encore mieux ; cette fois ci j’ai arrêté la plaque au bout de 6 minutes ; je n’ai jamais vu l’eau bouillir !
Pouvez vous me démontrer par le calcul que le résultat était prévisible ?
1 litre d’eau nous ne faisons pas les gestes appropriés parce que l’enjeu ne nous apparaît pas important !
Voici un exemple plus convaincant !
Calculer la quantité d’eau que l’on peut remonter d’un puits de 10 mètres avec une énergie de
158,3 Wh ?
Que devient cette quantité d’eau avec les rendements suivants 66%et 86 % ?