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Energie et rendement - 3e

Classe:

Troisième

I. Définition de l'énergie

Un système possède de l'énergie quand il peut produire un travail.

N.B.

L'énergie $E$ d'un système se mesure par le travail qu'il peut fournir.

$E=W$

II. Unités d'énergie

L'unité internationale d'énergie est le joule $J$.

Remarques :

Certaines formes d'énergies sont quelquefois exprimées en des unités pratiques :

$\lozenge\ \ $ Le kilowattheure $kWh$ pour l'énergie électrique.

$1kwh=10^{3}wh$

$1wh=1\,w\times 1h=1\,w\times 3600\,s$

$1\,wh=3600\,J.$

$\lozenge\ \ $ La calorie $cal$ pour l'énergie calorifique (elle est en voie de disparition).

$1\,cal=4.18\,J.$

III. Les formes d'énergies

III.1 L'énergie mécanique.

III.1.1 L'énergie cinétique.

L'énergie cinétique $E_{c}$ est celle que le corps acquiert dans le mouvement.

Cette énergie est fonction de la vitesse $v$ et de la masse $m$ du corps.

$E_{c}=\dfrac{1}{2}mv^{2}$

III.1.2 L'énergie potentielle.

L'énergie potentielle $E_{p}$ d'un système est celle qu'il possède à cause d'une contrainte.

On distingue :

$\lozenge\ \ $ L'énergie potentielle de pesanteur.

L'énergie potentielle de pesanteur est celle que possède un objet suspendu.

Laissé à lui même cet objet effectue un travail par son poids.

Elle est fonction de la hauteur.

$E_{p}=P\cdot h=m\cdot g\cdot h$

$\lozenge\ \ $ L'énergie potentielle élastique.

L'énergie potentielle élastique est l'énergie emmagasinée par un corps élastique contraint.

Cette contrainte peut être une compression ou un étirement.

Conclusion :

L'énergie mécanique.

L'énergie mécanique $E_{m}$ d'un système est l'ensemble de son énergie cinétique $E_{c}$ et de son énergie potentielle $E_{p}$.

$E_{m}=E_{c}+E_{p}.$

III.2 L'énergie calorifique

L'énergie calorifique ou thermique est la chaleur que possède un système.

Elle peut être entièrement ou partiellement transformée en chaleur.

III.3 L'énergie électrique

III.3.1 Aspect général.

L'énergie électrique d'un appareil est égale au produit de sa puissance électrique $P$ par la durée de son fonctionnement.

$E=P\cdot t\quad(1)$

La puissance $P$ d'un appareil électrique est donnée par :

$P=U\cdot I$

L'égalité $(1)$ peut s'écrire

$E=U\cdot I\cdot t$

III.3.2 L'effet - Joule

a) - Définition .

On appelle effet-Joule, le dégagement de chaleur qui accompagne toujours le passage du courant électrique dans un conducteur.

b) - Loi de Joule.

L'énergie électrique s'écrit $E=W=U\cdot I\cdot t$

Pour le conducteur ohmique parcouru par un courant électrique $U=R\cdot I$ (d'après la loi d'ohm)

L'énergie calorifique, que le conducteur peut alors dégager, s'écrit :

$E=W=R\cdot I^{2}\cdot t$

Énoncé de la loi de joule :

La quantité de chaleur dégagée dans un conducteur par le passage d'un courant électrique est :

proportionnelle au temps $t$ de passage du courant.

proportionnelle au carré de l'intensité $I$ du courant.

variable avec la résistance $R$ du conducteur.

$E=W=R\cdot I^{2}\cdot t$

c) - Applications de l'effet - Joule

L'effet - Joule a plusieurs applications pratiques dont la lampe à incandescence, le radiateur, le fusible, le thermoplongeur, le réchaud électrique...

III.4 L'énergie lumineuse.

L'énergie lumineuse est celle que transporte un faisceau de lumière.

III.5 L'énergie chimique.

Un système possède de l'énergie chimique lorsqu'il peut fournir un travail à partir d'une réaction chimique.

Exemples :

Le moteur à explosion, la cartouche de dynamite, le mélange tonnant.

IV. Transformations d'énergies

IV.1 Principe de la conservation de l'énergie.

L'énergie ne peut ni se perdre ni se créer ; elle se transforme :

Toute énergie qui apparaît sous une forme est le résultat de la transformation d'une énergie équivalente sous une autre forme.

IV.2 Exemples de transformations.

IV.2.1 Énergie mécanique $\lozenge\ \ $ Énergie électrique

$\lozenge\ \ $ La rotation (énergie cinétique) d'une génératrice de vélo fournit du courant (énergie électrique)

$\lozenge\ \ $ Branché sur le secteur (énergie électrique) le ventilateur tourne (énergie cinétique).

IV.2.2 Énergie calorifique $\lozenge\ \ $ Énergie mécanique.

$\lozenge\ \ $ Le fonctionnement de la machine à vapeurs (énergie calorique) a permit à d'anciens bateaux, trains... de se déplacer (énergie mécanique)

$\lozenge\ \ $ Le frottement d'un brin d'allumette (énergie cinétique) enflamme ce dernier (énergie calorifique)

V. Rendement.

V.1 Fonctionnement d'une machine

Une machine, pour fonctionner, transforme une énergie d'entrée ou énergie reçue $E_{e}$ en une autre forme d'énergie appelée énergie de sortie ou énergie utile $E_{s}.$

L'usure inévitable de la machine rend toujours l'énergie de sortie inférieure à l'énergie d'entrée.

$E_{e}=E_{s}+E_{u}$

V.2 Le rendement d'une machine.

On appelle rendement d'une machine le rapport de l'énergie de sortie $E_{s}$ sur l'énergie d'entrée $E_{e}$

$r=\dfrac{E_{s}}{E_{e}}$

Le rendement $r$ est un nombre abstrait (sans unité)

N.B.

Le rendement d'une machine est toujours inférieur à l'unité à cause de l'énergie $E_{u}$ consommée par l'usure qui peut être :

les frottements des pièces mobiles, les échauffements dus aux frottements... $0<r<1.$

Remarque :

L'énergie étant proportionnelle à la puissance, le rendement d'une machine est aussi égale au rapport de la puissance de sortie $P_{s}$ sur la puissance d'entrée $P_{e}$

$R=\dfrac{P_{s}}{P_{e}}$

Source:

irempt.ucad.sn

Commentaires

M. FAYE (non vérifié)

jeu, 05/16/2019 - 07:09

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Demande de Téléchargement

Bonjour je voudrais savoir ce qu'on peut faire pour télécharger les cours.

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DIAO (non vérifié)

lun, 06/17/2019 - 14:43

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Je veut tout en recherche d

Je veut tout en recherche d'avoir une leçon des exercices

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Rokina ndiaye (non vérifié)

mar, 07/09/2019 - 20:04

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PC

Des exercices

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Anonyme (non vérifié)

mer, 07/10/2019 - 11:35

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