Initiation scientifique – Mme DURAN 2ème année

Lycée Emile Max 2019-2020

I. Introduction

Chers élèves,

En raison du confinement, nous n’allons malheureusement pas avoir l’occasion de

poursuivre les cours de sciences jusqu’à nouvel ordre. Afin d’éviter d’accumuler un

retard (qui est déjà assez conséquent), je vous propose une série d’exercices de

dépassement en lien avec les chapitres vus depuis septembre.

Vous trouverez dans le dossier ci-contre une petite synthèse au sujet des énergies.

Elle reprend les concepts principaux à retenir. Sont joins au document, des exercices

de révision, ainsi qu’une question du CE1D de l’année dernière.

Attention, certains mots compliqués sont accompagnés du symbole « * », tu peux les

retrouver en fin de dossier, dans la partie vocabulaire.

-consignes :

1. Prends ton dossier sur les énergies, ainsi que la partie synthèse de ce document.

2. Revois toute la matière relative au concept des énergies.

3. Résous les exercices de révision. Le correctif se trouve à la page

4. Referme ton cours, et tente de répondre aux questions du CE1D en te mettant en

situation d’examen.

Pour la réalisation de ces exercices, tu auras besoin du matériel suivant.

- Ton dossier sur les énergies - Le dossier ci-contre imprimé - Des feuilles de bloc - Une connexion internet (pour un accès à YouTube)

II. Synthèse de la matière

a) Qu’est-ce que l’énergie ?

b) Qu’est-ce qu’une forme d’énergie ?

Exercices de révision : L’énergie

L’énergie est une grandeur physique qui représente la capacité d’un corps à

produire et transmettre un mouvement et/ou de la chaleur et/ou de la lumière.

Elle s’exprime en joule (J).

L’énergie existe sous plusieurs formes. Une forme d’énergie est la

manifestation d’énergie à un endroit donné.

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c) Quelles sont les formes d’énergie ?

En résumé…

ATTENTION : Les énergies hydraulique, éolienne, marémotrice et musculaire sont

des cas particuliers de l’énergie mécanique. Tout comme l’énergie solaire, qui est

un cas particulier des énergies lumineuse et thermique.

d) Mais d’où provient l’énergie ? Qu’est-ce qu’une source d’énergie ?

Les sources d’énergie sont l’ensemble des matières premières* ou des

phénomènes naturels à partir duquel il est possible de produire de l’énergie.

les différentes formes

d'énergie

énergie nucléaire

énergie thermique

énergie solaire

énergie lumineuse

énergie solaire

énergie mécanique

énergie éolienne

énergie hydraulique/ marémotrice

énergie musculaire

énergie chimique

énergie alimentaire

énergie électrique

L’énergie existe sous plusieurs formes. Parmi les formes d’énergie les plus

connues, il y a …

- Énergie thermique (solaire)

- Énergie mécanique (éolienne, hydraulique, musculaire, marémotrice*)

- Énergie lumineuse (solaire)

- Énergie nucléaire*

- Énergie électrique

- Énergie chimique

- Énergie alimentaire

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Voici des exemples de sources d’énergie :

1. L’eau, qui permet de produire de l’énergie mécanique (énergie hydraulique).

2. Le soleil, qui permet de produire de l’énergie thermique et de l’énergie lumineuse

(énergie solaire).

3. Le vent, qui permet de produire de l’énergie mécanique (énergie éolienne).

4. L’uranium, qui permet de produire de l’énergie nucléaire.

5. Les combustibles fossiles*, comme les hydrocarbures* (pétrole, charbon,

gaz naturel), qui permettent de produire de l’énergie chimique.

7. La biomasse (bois) qui permet de produire de l’énergie chimique.

6. Les nutriments, qui permettent de produire de l’énergie chimique (énergie

alimentaire).

e) les énergies renouvelables et les énergies propres

-consigne : Visionne la vidéo « Les énergies renouvelables »

https://www.youtube.com/watch?v=7HcS6pPo9aQ . Classe les sources d’énergie

montrées dans la vidéo selon les critères suivants :

Sources d’énergie « renouvelables » Sources d’énergie « non renouvelables »

Une énergie est dite « renouvelable » si son renouvellement naturel est

suffisamment rapide pour être considérée comme inépuisable à l’échelle du temps

humaine.

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-consigne : Classe les sources d’énergie dans le tableau suivant. Détermine pour

chaque source, s’il s’agit d’une source propre ou non.

Sources d’énergie « propres » Sources d’énergie « non propres »

Une énergie est dite « propre » si elle ne produit qu’une faible quantité de polluants

lorsqu’elle est utilisée ou transformée.

f) Transformation d’énergie

Depuis la nuit des temps, l’être humain cherche à s’approprier l’énergie qui l’entoure.

Malheureusement, celle-ci n’est pas directement utilisable dans la majorité des cas.

Dès lors, elle doit être transformée !

Une source d’énergie va être transformée par un transformateur d’énergie afin de

pouvoir être utilisé.

Prenons un autre exemple concret : l’énergie électrique est une forme d’énergie qui

est très peu disponible naturellement sur Terre. Il existe bel et bien quelques

phénomènes (les orages, l’électricité statique…) mais il nous est impossible d’utiliser

cette électricité.

Afin de produire de l’électricité en grande quantité, des chercheurs ont travaillé sur

des techniques consistant à transformer une forme d’énergie en énergie électrique.

Connais-tu des exemples de ces techniques ? Les installations d’éoliennes, les

barrages hydrauliques, les centrales nucléaires, les moulins, les panneaux solaires,

sont des exemples. Ils sont donc des transformateurs d’énergie.

Exemple de chaîne de transformation : une éolienne

Énergie thermique énergie thermique

Énergie mécanique énergie mécanique énergie électrique

(la force du vent) (au niveau de la turbine) (au niveau du générateur)

L’énergie thermique est l’énergie dégradée. Elle est considérée comme « perdue »

puisque l’appareil (dans ce cas-ci l’éolienne) n’est pas utilisé dans le but de cette

production d’énergie thermique.

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En résumé…

Source

d’énergie

Énergie

dégradée

Transformateur

d’énergie Énergie utile

Quantité totale d’énergie de départ = quantité d’énergie utile + quantité d’énergie

dégradée/perdue

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III. Exercices

1) Pour chacune des situations suivantes, détermine la source d’énergie qui permet

le « travail » (= provoquer un mouvement ou de la chaleur) représenté dans les

images. Associe ensuite la source d’énergie à sa forme d’énergie.

Source d’énergie : le soleil Source d’énergie : l’essence

Forme d’énergie : l’énergie solaire Forme d’énergie : l’énergie chimique

Source d’énergie : : le vent Source d’énergie : : l’eau

Forme d’énergie : l’énergie éolienne Forme d’énergie : l’énergie hydraulique

Source d’énergie : l’uranium Source d’énergie : les nutriments

Forme d’énergie : l’énergie nucléaire Forme d’énergie : l’énergie chimique

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2) Indique en face de chaque appareil, les transformations d’énergie qui s’y opèrent.

Appareils

Transformations d’énergie

a) la calculatrice solaire

b) le fer à repasser

c) le moulin à poivre

d) le ventilateur

e) Un ordinateur

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3) Observe l’image ci-dessous. Elle représente une dynamo* de vélo. Réponds aux

questions.

a) à quoi sert une dynamo montée sur un vélo?

…………………………………………………………………...

…………………………………………………………………...

b) Comment fonctionne-t-il ?

…………………………………………………………………

………………………………………………………………….

c) quelle forme d’énergie produit-elle ? à partir de quelle autre forme d’énergie ?

………………………………………………………………………………………………….

d) complète la chaine de transformation énergétique de la dynamo.

e) Lis le texte sur le barrage (annexe 1). Complète la chaine de transformation de la

centrale hydroélectrique.

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Question de CE1D (2019)

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Annexe 1

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Vocabulaire

-combustible fossile ou hydrocarbure : « Environ 90 % de l’énergie nécessaire au fonctionnement des machines modernes est fournie par les combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel). On les appelle ainsi car, comme les fossiles, ce sont des restes d’organismes (végétaux, animaux) ayant vécu il y a longtemps.

Les combustibles fossiles se sont formés il y a des millions d’années, à partir d’organismes morts lentement dégradés par des bactéries, constituant des couches qui se sont sédimentées. Les plantes ont ainsi donné du charbon, et les organismes microscopiques (algues) du pétrole ou du gaz naturel ».

Source : https://junior.universalis.fr/encyclopedie/combustible-fossile/

-dynamo : La dynamo est une option pour alimenter l’éclairage d’un vélo. Pas de pile,

pas de batterie : l’électricité est générée grâce à l’effort fourni par le cycliste lorsqu’il

pédale.

-énergie marémotrice : L’énergie marémotrice est une énergie marine renouvelable et propre, qui est issue du mouvement des marées (d’où son nom).

L’exploitation de ce type d’énergie n’est pas récente : au Moyen Âge, de nombreux moulins à marée existaient le long des côtes bretonnes. La première trace d’utilisation de cette énergie date de 1120, avec le moulin à marée de la barre de l’Adour, dans le sud-ouest de la France.

Source : https://junior.universalis.fr/encyclopedie/energie-maremotrice/

-énergie nucléaire : « l’énergie nucléaire est l’énergie qui assure la cohésion du noyau d’un atome. Les atomes sont les composants de base de la matière et leur centre est constitué d’un noyau. Lorsque l’énergie nucléaire est libérée, elle se transforme en d’autres formes d’énergie : des radiations, comme la chaleur et la lumière.

L’énergie nucléaire est produite grâce à 2 processus : la fusion et la fission nucléaires. Cette dernière survient lorsque le noyau d’un atome se divise au moins en 2 parties. La fusion nucléaire a lieu lorsque 2 noyaux s’unissent pour en former 1 seul. Les noyaux de certains atomes peuvent dégager de l’énergie nucléaire sans qu’il y ait fusion ou fission : ils sont radioactifs ».

Source : https://junior.universalis.fr/encyclopedie/energie-nucleaire/

-matières premières : les matières premières sont toutes les ressources naturelles

prodiguées par la nature (bois, charbon, pétrole, roches, métaux, eau, …) qui peuvent

être utilisées directement, ou après transformation afin de rendre des services à

l’Homme.