Origine du mot énergie :D’après le dictionnaire de l’Académie française, énergie vient du grec energeia, « force en action»
Définition : On trouve dans le dictionnaire Larousse la définition suivante de l’énergie : Grandeur caractérisant un système physique, gardant la même valeur au cours de toutes les transformations internes du système (loi de conservation) et exprimant sa capacité à modifier l’état d’autres systèmes avec lesquels il entre en interaction.
1.1 Énergie de manière générale
▶L’énergie est, de manière générale, la capacité de faire un travail, c’est-à-dire d’agir. Ce terme recouvre plusieurs réalités qui se recoupent partiellement .
▶L’énergie au sens de la science physique est une mesure de la capacité d’un système à modifier un état, à produire un travail entraînant un mouvement, un rayonnement électromagnétique ou de la chaleur ;
▶Au sens de l’écologie et de l’économie, on appelle énergie une ressource énergétique naturelle (énergie éolienne, énergie nucléaire, énergie solaire, gaz naturel, pétrole) ou son produit (électricité), lorsqu’ils sont consommés par les sociétés humaines pour divers usages industriels et domestiques (transport, chauffage…). 1.2 Les formes d’énergie
1.2.1 Énergies mécaniques
a- Énergie cinétique : Corps en mouvement , Ec =½×mv2 où v est la vitesse (en m/s), m est la masse (en kg) et Ec est l’énergie cinétique en Joules(J)
Énergie éolienne:L’énergie éoliennecorrespond à de l’énergie cinétique, qui met en mouvement les pales des éoliennes.
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b- Énergies potentielles : L’énergie potentielle de pesanteur : Corps placé en hauteur; Pour un corps de masse m plongé dans un champ de pesanteur uniforme d’intensité g, on a : Epp= m×g×z où z est l’altitude du corps par rapport à une altitude de référence.
Énergie hydraulique :L’énergie hydrauliqueest une manifestation de l’énergie potentielle de l’eau, dans un barrage par exemple. Elle peut mettre en mouvement des turbines
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Énergie potentielle de pesanteur : Corps placé en hauteur
Énergie potentielle élastique : Corps élastique déformé qui peut reprendre sa forme initiale. Sous l’effet d’une déformation x, un ressort acquiert l’énergie potentielle élastique:Epel=1/2.k.x2 , où k est nommée constante de raideur du ressort et s’exprime en N/m.
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1.3 Le travail : En physique, le travail, noté W, est l’énergie apportée à un système physique par le biais d’une force exercée le long d’un déplacement. Par exemple, quand on pousse une voiture avec une force F sur une distance d, alors letravail fourni est : W=F.d
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1.4 Énergies « stockées » ou « stockables »
a. Énergie chimique :L’énergie chimique est une énergie « stockée » dans la matière, sous la forme de liaisons chimiques. Lors de certaines réactions chimiques, la modification des liaisons chimiques sont susceptibles de libérer de l’énergie sous forme de chaleur, et quelquefois de lumière. L’énergie de combustion est une énergie libérée à partir d’énergie chimique. Il en est de même pour l’énergie musculaire.
b. Énergie de masse :La masse m est une forme d’énergie, comme le montre la relation d’Einstein : Em = m.c2 . Lors de certaines réactions nucléaires, la masse des particules produites est inférieure à celle des particules avant réaction, ce qui libère de l’énergie. L’énergie solaire et l’énergie nucléaire générée dans les centrales viennent d’une variation d’énergie de masse.
1.5 Énergies non stockables
1.5.1 Énergie électrique :L’énergie électrique est l’énergie correspondant à une mise en mouvement d’électrons dans des matériaux conducteurs.
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1.5.2Énergie lumineuse : L’énergie lumineuse concerne l’émission de photons visibles. L’énergie d’un photon est E=h.v, Où v est sa fréquence (en Hertz) et h≈6,626.10-34 J.s la constante de Planck. Les photons de fréquences hors du domaine du visible emportent aussi de l’énergie, qui se manifeste sous forme de rayonnement thermique (loi de Wien) ou de rayonnements ionisants (rayons Gamma ou rayons X). L’énergie solaire qui nous parvient sur Terre est constituée d’énergie lumineuse visible et de rayonnement thermique. La combustion, en plus de produire de la chaleur, est également génératrice d’énergie lumineuse (feu).
1.5.3 Énergie thermique : D’un point de vue microscopique, l’énergie thermique se manifeste par une agitation des particules qui composent la matière. Ainsi, sous cette échelle là, l’énergie thermique est une énergie cinétique, mais désordonnée .
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Toute conversion d’énergie s’accompagne plus ou moins d’une émission de chaleur. En mécanique, les frottements dissipent de la chaleur. Idem avec une résistance en électricité. Cette énergie est « perdue » pour le système, il ne pourra en général plus l’exploiter.
1.6 Transformation de l’énergie : L’énergie se transforme sans cesse. Deux lois régissent ses transformations :
1.6.1Principe de conservation de l’énergie (ou premier principe de la thermodynamique) : principe selon lequel l’énergie totale d’un système isolé reste constante : La quantité totale d’énergie ne change jamais. Exemple : un moteur électrique absorbe de l’énergie électrique et produit de l’énergie mécanique (rotation) et de l’énergie thermique (frottements et échauffement des fils):Eel=Emec+Ejoules
1.6.2La transformation d’une forme d’énergie en une « seule » autre n’est jamais intégrale : les déperditions qui ont lieu au cours de cette conversion prennent souvent la forme de chaleur (« fatale »).Dans cet exemple, seule l’énergie mécanique produite par le moteur est utile Eu. La chaleur qui apparaît est une perte Ep. L’énergie électrique consommée par le moteur est l’énergie absorbée Ea. Eu=Ea-Ep
1.7 Unités d’énergie
L’énergie se note W ou E. Elle s’exprime en Joule (J). Dans certains cas, on utilise d’autres unités :
