1. Énergie mécanique
1.1. Explication
1.1.1. La somme de l'énergie potentielle et de l'énergie cinétique qu'un système contient.
1.2. Explication
1.2.1. Par la suite, une fois respecté les conditions, la loi de la conservation de l’énergie nous permet aussi de trouver l’énergie mécanique qui est la somme de l’énergie potentielle et de l’énergie cinétique. Selon la formule, lors que l’énergie potentielle diminue, il doit avoir une compensation d’énergie cinétique qui augmentera afin d’assurer que la somme de l’énergie mécanique reste la même. En outre, l’énergie ne fait que de se transformer d’une forme à une autre tout en conservant sa totalité.
1.3. Formule
1.3.1. Em = Énergie mécanique, en joules (J) Ep = Énergie potentielle, en joules (J) Ek = Énergie cinétique, en joules (J) Em = Ep + Ek
1.4. Exemple
1.4.1. S’il n’y avait aucun frottement durant le parcours d’un planchiste pendant sa piste en demi-lune, on peut remarquer que l’énergie mécanique est toujours constante. Il s’agit donc d’un système isolé. Voici les étapes : 1. Au départ, le planchiste doit être immobile avant de s’élancer au sommet de la piste. 2. Une fois rendu au sommet, son énergie cinétique est à son minimale. Tandis que son énergie potentielle se trouve à son maximale. 3. Quand le planchiste commence à descendre la pente, l’énergie potentielle transfert de plus en plus son énergie à l’énergie cinétique. 4. Une fois rendu au point le plus bas de la piste en forme de demi-lune, l’énergie potentielle a complété son transfert à l’énergie cinétique. Son énergie potentielle est alors à son minimale. Tandis que son énergie cinétique est à son maximale. 5. Lorsque le planchiste remonte le côté opposé de la demi-lune qui se trouve dans les airs, son énergie cinétique diminue alors au profit de son énergie potentielle. C’est donc l’énergie cinétique qui transfert son énergie à l’énergie potentielle. 6. Une fois rendu au sommet de la remontée, son énergie potentielle est encore à son maximale. Tandis que l’énergie cinétique est à son minimale, car il compléter son transfert d’énergie. C’est grâce à la loi de la conservation de l’énergie mécanique qui permet cette série de transformations d’énergie à faire plusieurs boucles. Cependant, il n’existe pas de système qui est parfaitement isolé. En réalité, si nous considérons le frottement, le planchiste finira par s’arrêter.
2. La loi de la conservation de l'énergie
2.1. Définition
2.1.1. La populaire citation de Lavoisier s’applique aussi sur l’énergie. En effet la loi de la conservation de l’énergie dise que l’énergie ne peut pas perdre, ni se créer. Elle ne peut que se transformer.
2.2. Explication
2.2.1. L’énergie peut s’exposer sous différentes façons. L’énergie peut être soit rayonnante, thermique, chimique, électrique, etc. Toutes ces formes peuvent se transformer en une autre en transférant l’énergie dans des instruments permettant de changer à sa forme précédente à une autre. Cette succession de transformation permet l’énergie de se déplacer d’un endroit à un autre.
3. Système isolé
3.1. Définition
3.1.1. C'est un système qui ne peut pas échanger de la matière et de l'énergie avec son environnement.
3.2. Explication
3.2.1. Afin de respecter la loi de la conservation de l’énergie qui stipule qu’il n’y a pas de perte d’énergie lors du transfert, le système ne doit pas interagir avec son environnement. Donc, Il ne doit pas échanger de la matière ni de l’énergie avec l’environnement. En autre, on parle du système isolé. Ce type de système est le contraire du système ouvert qui interagit en permanence avec son environnement. Il ne ressemble pas aussi au système fermé qui peut échanger de l’énergie (la chaleur et le travail), mais pas de la matière avec son environnement. Sur la Terre, il n’existe pas d’authentique système isolé. Cependant, l’ensemble de l’Univers est la seule exception. En gros, le système isolé nous permet d’utiliser la loi de la conservation de l’énergie et d’étudier les transformations et les transferts d’énergie.
4. Rendement énergétique
4.1. Définition
4.1.1. Le pourcentage de l'énergie consommée qui a été transformé en énergie utile d'un machine ou d'un système.
4.2. Explication
4.2.1. Le rendement énergétique est le rapport entre l'efficacité réelle d'une machine (le travail utile qu'elle effectue) et l'efficacité théorique maximale qu'on peut attendre d'elle. Le rendement a toujours une valeur comprise entre 0 et 1 (ou 0 et 100 %). Selon la loi de la conservation de l’énergie, l’énergie totale est conservée. Pourtant, dans une machine ou un système, la quantité d’énergie utilisée pour faire le travail n’est qu’une fraction de l’énergie consommée.
4.3. Formule
4.3.1. Le rendement énergétique correspond au rapport, exprimé en pourcentage (%), entre la quantité d’énergie utile (J) et la quantité d’énergie consommée (J). Rendement énergétique = (Quantité d’énergie utile (J) * 100) ____________________________ Quantité d’énergie consommée (J)
4.4. Exemple
4.4.1. Exemple : Une ampoule à incandescence fournie 200 J pour éclairer une pièce, mais n’utilise que 10 J. Quel est le rendement énergétique de ce système? Quantité d’énergie utile = 10 Joules Quantité d’énergie consommée = 200 Joules Rendement énergétique = 10 (J) 200 (J) * 100 Rendement énergétique = (0,05) * 100 Rendement énergétique = 5% SI on compare une ampoule à incandescence qui a un rendement énergétique de 5% d’une ampoule fluorescente a un rendement énergétique de 20%, l’ampoule fluorescente a un meilleur rendement énergétique que l’ampoule à incandescence.
5. Énergie thermique
5.1. Définition
5.1.1. Type d’énergie qui renferme une substance à cause de l’agitation de ses atomes ou de ses molécules.
5.2. Explication
5.2.1. La quantité d’énergie thermique dans une substance dépend de deux choses : • La masse de la substance • Le degré d’agitation des particules (la température)
5.3. Exemple
5.3.1. Par exemple, si une substance a une masse importante et une température élevée, la quantité d’énergie thermique va être élevée. Si on reprend la même substance avec la même masse mais avec une température moins élevée, elle aura une énergie thermique moins élevée que la première.
6. Distinction entre température et chaleur
6.1. Définition
6.1.1. Température: La mersure du niveau d'agitaition des atomes et des molécules. Chaleur : Le transfert d’énergie qui se passe entre deux systèmes dont leurs températures sont différentes.
6.2. Explication
6.2.1. La température est une mesure qui permet d’indiquer si les atomes ou les molécules s’agitent beaucoup ou non. Lorsqu’il y a deux systèmes de températures différentes, le transfert d’énergie entre ces deux systèmes est la chaleur. Lorsque deux objets de température différentes se touchent, un transfert de chaleur se fait (de l’objet le plus chaud au plus froid) jusqu’à ce qu’il soit de la même température.
6.3. Exemple
6.3.1. Lorsqu’on prend de la neige dans nos mains, elle fond parce que nos mains tranferent sa chaleur à la neige.