Au programme de ce chapitre
- I. Convertisseurs et chaines énergétiques
- II. L'énergie se conserve
- III. Des chaines plus longues
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Un convertisseur est un objet ou un être vivant qui transforme une forme d'énergie en une autre (une lampe, un moteur, un panneau solaire, une éolienne, ton corps).
Une chaine énergétique représente ces transformations : réservoir ou forme de départ → convertisseur → forme(s) d'énergie obtenue(s).
Une chaine énergétique représente ces transformations : réservoir ou forme de départ → convertisseur → forme(s) d'énergie obtenue(s).
Un exemple corrigé
Exemple Lampe de poche : énergie chimique (pile) → [pile] → énergie électrique → [ampoule] → énergie rayonnante (lumière) + énergie thermique (l'ampoule chauffe).
Éolienne : énergie cinétique du vent → [éolienne] → énergie électrique.
Panneau photovoltaïque : énergie rayonnante du Soleil → [panneau] → énergie électrique.
Éolienne : énergie cinétique du vent → [éolienne] → énergie électrique.
Panneau photovoltaïque : énergie rayonnante du Soleil → [panneau] → énergie électrique.
Lexique
- convertisseur
- objet ou être vivant qui transforme une forme d'énergie en une autre
- chaine énergétique
- schéma qui montre les transformations successives de l'énergie
- alternateur
- appareil qui transforme l'énergie cinétique en énergie électrique
- énergie dégradée
- partie de l'énergie transformée en chaleur inutile
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — oublier l'énergie thermique dans la chaine. Presque tous les convertisseurs chauffent : une lampe, un moteur, tes muscles… Quand tu écris la chaine, ajoute toujours l'énergie thermique, même si ce n'est pas l'énergie utile.
Piège — mélanger convertisseur et forme d'énergie. Une « lampe » ou un « moteur » n'est pas une forme d'énergie : c'est un convertisseur, que l'on met entre crochets. Entre deux convertisseurs, on écrit toujours une forme d'énergie (électrique, cinétique, thermique…).
Attention Ne dis pas qu'une machine « fabrique » ou « consomme » de l'énergie au sens où elle la ferait disparaitre : elle la transforme. Quand on dit qu'un frigo « consomme » de l'électricité, on veut dire qu'il transforme de l'énergie électrique en d'autres formes (surtout thermique).
L'astuce du prof
Astuce Dans la plupart des centrales électriques (gaz, nucléaire, biomasse), on fait tourner une turbine reliée à un alternateur : c'est l'alternateur qui transforme l'énergie cinétique en énergie électrique, comme la dynamo d'un vélo.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Trois chaines simples
Écris la chaine énergétique de chaque situation : a) un radiateur électrique ; b) une bougie allumée ; c) un jouet à pile dont le moteur fait avancer la voiture.
Voir la correction
Radiateur : énergie électrique → [résistance du radiateur] → énergie thermique. Bougie : énergie chimique de la cire → [flamme, par combustion] → énergie rayonnante (la lumière) + énergie thermique (la chaleur). Jouet : énergie chimique de la pile → [pile] → énergie électrique → [moteur] → énergie cinétique, avec un peu d'énergie thermique, car le moteur chauffe.
Exercice 2 — Deux ampoules comparées
On mesure ce que deux ampoules reçoivent et émettent pour produire la même lumière :
a) Complète la colonne « Chaleur ». b) Quel pourcentage de l'énergie reçue devient de la lumière pour chaque ampoule ? c) De combien de joules la LED reçoit-elle moins que l'autre ampoule pour la même lumière ?
| Ampoule | Énergie électrique reçue | Lumière émise | Chaleur |
|---|---|---|---|
| à incandescence | 60 J | 5 J | ? |
| LED | 15 J | 5 J | ? |
Voir la correction
Comme l'énergie se conserve, la chaleur est égale à l'énergie reçue moins la lumière : 60 − 5 = 55 J pour l'ampoule à incandescence et 15 − 5 = 10 J pour la LED. La part de lumière est 560 ≈ 0,083, soit environ 8 % pour l'incandescence, et 515 ≈ 0,33, soit environ 33 % pour la LED. Pour la même lumière, la LED reçoit 60 − 15 = 45 J de moins, ce qui représente 4560 = 75 % de moins : voilà pourquoi elle fait économiser de l'électricité.