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CHAPITRE 7 : CHAINES ENERGETIQUES

1 Les différentes formes d"énergies

1.1 Définition de l"énergie

L"énergie est une grandeur caractérisant la capacité d"un système à modifier un autre système.

Un système possède de l"énergie s"il est capable d"effectuer un travail ou de fournir de la chaleur.

L"unité de l"énergie est le joule (J).

1.2 Les formes d"énergie

Les différentes formes d"énergie sont :

L "énergiera yonnante: Energie transp ortéepar les ondes électromagnétiques (So leil) L "énergieélectrique : Energie pro venantd"un couran télectrique ( piles,accum ulateurs, batteries ...) L "énergien ucléaire: Energie sto ckéedans les no yauxdes atomes L "énergiethermique : Energie lib éréesous forme de c haleur L "énergiec himique: Energie sto ckéeda nsles édifices c himiques

L "énergiemécanique : Energie liée à la vitesse des ob jets(éne rgiecinétique) ou à leur

position (énergie potentielle)

1.3 Quelques ordres de grandeurs d"énergie

Les différentes énergies peuvent être stockées dans des réservoirs d"énergies.EnergieObjetPuissanceDurée de fonctionnementEnergie (J)

RayonnantePhares de voiture55 W1 h1,98×105ElectriqueBatterie4000 W15 s6×104NuclaireCentrale électrique1000 MW1 j8,64×1013ThermiqueChauffage de voiture150 W3 h1,62×106ChimiqueCharge batterie740 W1 h2,66×105MécaniqueMoteur4500 W2 h3,27×1071

2 Chaines énergétiques

2.1 Définition

Une chaine énergétique représente l"ensemble des éléments et des transferts d"énergie qui inter-

viennent lorsqu"une énergie change de nature.

2.2 Schématisation

Une chaine énergétique est constituée par : De sréserv oirsd"énergie représen téspar des rectangles.

De scon vertisseursd"énergie qui transformen tune forme d"énergie en une autre représen tés

par des cercles. De stransferts d"énergie représen téspar des flèc hes. Une chaine énergétique est donc représentée sur le modèle suivant :RÉSERVOIREa

Energie absorbéeCONVERTISSEUREu

Energie utile

EpEnergie perdue

Schématisation d"une chaine énergétique

L"énergie se conserve donc on a la relation :Ea = Eu + Ep

Remarque: L"énergie perdue correspond souvent à de l"énergie dissipée sous forme de chaleur.

2.3 Réservoirs d"énergie

Un réservoir d"énergie est un dispositif qui emmagasine de l"énergie. En fonction de la forme de

l"énergie stockée, l"énergie a différentes expressions. Par exemple, l"énergie mécanique pour un objet en mouvement a pour expression :E m=12 mv22.4 Convertisseurs d"énergie

Un convertisseur d"énergie est un dispositif qui permet de passer d"une énergie à une autre.

Ci-dessous quelques exemples de convertisseurs d"énergie :Moteur

électriqueMoteur

thermiquePilePanneau solaireAccumulateur en chargeEnergie absorbéeElectriqueChimiqueChimiqueRayonnanteElectrique Energie utileMécaniqueMécaniqueElectriqueElectriqueChimique 2

2.5 Exemples de chaines énergétiques

P anneausolaire photo voltaïqueSOLEILEa

Energie rayonnantePANNEAU

SOLAIREEu

Energie électrique

EpEnergie thermique

Schématisation d"une chaine énergétique d"un panneau solaire

Moteur thermique ESSENCE + AIREa

Energie chimiqueMOTEUR

THERMIQUEEu

Energie mécanique

EpEnergie thermique

Schématisation d"une chaine énergétique d"un moteur thermique

Moteur électrique BATTERIEEa

Energie électriqueMOTEUR

ELECTRIQUEEu

Energie mécanique

EpEnergie thermique

Schématisation d"une chaine énergétique d"un moteur électrique

Pile à h ydrogèneDIHYDROGENE

+ AIREa

Energie chimiquePILE A

COMBUSTIBLEEu

Energie électrique

EpEnergie thermique

Schématisation d"une chaine énergétique d"une pile à hydrogène 3

3 Rendement d"une chaine énergétique

Le rendement d"une chaine énergétique est donné par le rapport entre l"énergie utileWu(ou la

puissance utilePu) et l"énergie absorbéeWa(ou la puissance absorbéePa). On la relation :η=EuE

a=PuP aLe rendement est un nombre sans unité et inférieur à 1.

Le rendement d"un moteur thermique vaut environ 40 % et celui d"un moteur électrique peut atteindre

95 %.

4 Relation entre puissance moyenne et variation d"énergie

Lorsqu"un convertisseur échange de l"énergie avec un réservoir, il se produit une variation d"éner-

gie. Cette variation d"énergie est liée à la puissance moyenne par la relation :P moy=ΔEΔt=E2-E1t 2-t1P moy: puissance moyenne échangée (W)

ΔE: variation d"énergie du système (J)

Δt: durée (s)

En général, on s"intéresse à la variation de l"énergie utile, soit :P moy=ΔEuΔt4quotesdbs_dbs4.pdfusesText_7