Synthèse N° 13 - ces-stexupery.be
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M. Dubois ISM Page 30 sur 39 N°13 Synthèse Sciences : 2 e module 5 Sources et transformation d’énergie Sources et types d’énergies 1. L’énergie « E » : L’énergie désigne la capacité pour une substance, un objet ou un ensemble d’objets, à produire des actions comme : fournir de la chaleur, de la lumière, une mise en mouvement. 2. Les sources d’énergie : Une source d’énergie est un objet ou un phénomène naturel dont il est possible d’en extraire de l’énergie. 2.1. Les phénomènes naturels comme source d’énergie : Le vent Les marées La chaleur terrestre 2.2. Les objets comme source d’énergie : L’eau (en mouvement) Le Soleil Les combustibles fossiles La biomasse L’uranium Les réactifs chimiques Les aliments
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N°13 Synthèse Sciences : 2e module 5
Sources et transformation d’énergie Sources et types d’énergies
1. L’énergie « E » :
L’énergie désigne la capacité pour une substance, un objet ou un ensemble d’objets, à produire des actions comme : fournir de la chaleur, de la lumière, une mise en mouvement.
2. Les sources d’énergie : Une source d’énergie est un objet ou un phénomène naturel dont il est possible d’en extraire de l’énergie. 2.1. Les phénomènes naturels comme source d’énergie :
Le vent Les marées La chaleur terrestre
2.2. Les objets comme source d’énergie :
L’eau (en mouvement) Le Soleil Les combustibles fossiles
La biomasse L’uranium Les réactifs chimiques
Les aliments
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3. Les sources d’énergie renouvelable : Une source d’énergie renouvelable est une source d’énergie qui dépend d’éléments naturels que la nature renouvèle en permanence et suffisamment rapidement.
Le vent Les marées La chaleur terrestre
L’eau (en mouvement) Le Soleil La biomasse
4. Les sources d’énergie non-renouvelable :
Une source d’énergie non-renouvelable est une source d’énergie qui dépend d’une substance qui disparaitra un jour, car son stock sur la Terre est limité et elle se renouvèle beaucoup moins vite qu’on ne la consomme.
Les combustibles fossiles L’uranium Les réactifs chimiques (charbon-pétrole-gaz naturel)
5. Les types d’énergie :
Le vent E. éolienne Les marées E. marémotrice Le soleil E. solaire L’eau E. hydraulique L’uranium E. nucléaire La lumière E. lumineuse La chaleur E. thermique Le son E. sonore Les aliments E. alimentaire Les muscles E. musculaire Le mouvement E. mécanique L’électricité E. électrique La chaleur terrestre E. géothermique Les combustibles fossiles E. fossile La biomasse E. de la biomasse Les réactifs chimiques E. chimique L’énergie primaire est l’énergie disponible dans l’environnement et directement exploitable sans transformation. L’énergie secondaire est une énergie obtenue après transformation d’une autre énergie.
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N°14 Synthèse Sciences : 2e module 5
Sources et transformation d’énergie Transformation d’énergie
1. La transformation d’énergie.
Une forme d’énergie peut être transformée en une autre forme d’énergie par un transformateur. L’énergie de départ alimente le transformateur qui en produit une énergie utile. À chaque transformation, il y a une perte d’énergie thermique.
2. Les transformateurs.
2.1. Pour transformer une source d’énergie primaire en E. électrique.
Les panneaux photovoltaïques Centrale éolienne Centrale géothermique
Centrale nucléaire Centrale marémotrice Centrale hydroélectrique Dans une centrale il y a toujours deux transformateurs pour parvenir à transformer la source d’énergie en électricité : une turbine et un alternateur. Dans une centrale nucléaire, thermique et géothermique, il y a également un transformateur supplémentaire : une chaudière qui chauffe l’eau pour la transformer en vapeur.
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2.2. Pour réaliser une tâche quotidienne :
L’énergie utile produite est transmise à un receveur en vue d’effectuer une tâche.
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N°15 Synthèse Sciences : 2e module 6
L’énergie thermique Chaleur et température.
1. La chaleur, de l’énergie thermique.
La chaleur est une forme d’énergie, c’est l’énergie thermique. Elle permet d’élever la température d’un corps et peut même permettre son changement d’état. Lors d’un apport de chaleur, tous les corps (solides, liquides ou gazeux) se dilatent plus ou moins fortement.
La dilatation d’un corps est l’augmentation du volume de ce corps sous l’action d’un apport de chaleur, sans changement de la nature du corps. Les molécules ont tendance à s’éloigner.
À l’inverse, la contraction correspond à la diminution du volume d’un corps sous l’effet de la restitution de chaleur de ce corps à un autre. Les molécules ont tendance à se rapprocher.
Voie de chemin de fer déformée par la dilatation des rails à cause de la chaleur.
Par forte chaleur, la structure d’un pont peut se dilater, pour éviter une déformation de l’asphalte qui recouvre la route, des grilles de dilatation sont placées au début et à la fin du pont.
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2. La température, une grandeur physique.
La température est une grandeur physique mesurable qui permet de déterminer de manière objective le degré de chaleur d’un corps. On la mesure avec un thermomètre souvent gradué en degrés Celsius (°C).
Le thermomètre se base sur le principe de dilatation et de contraction d’un liquide en fonction de la chaleur qu’il reçoit.
En se rechauffant, le liquide se dilate et monte dans le tube. Le volume occupé par les molécules devient plus grand.
En se refroidissant, le liquide se contracte et descend dans le tube. Le volume occupé par les molécules devient plus petit.
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N°16 Synthèse Sciences : 2e module 6
L’énergie thermique Propagation de la chaleur, conducteurs et isolants.
1. Les conducteurs et isolants thermiques.
La chaleur peut se propager dans un autre corps (solide, liquide ou gazeux) en fonction de sa conductivité thermique.
1.1. Les corps qui propagent bien la chaleur : les conducteurs.
Les matériaux qui paraissent froids au toucher, sont de bons conducteurs de chaleur. Ils prennent la chaleur de notre corps et la transmettent rapidement aux molécules qui les composent, ce qui nous procure une sensation de froid. C’est le cas des métaux par exemple.
1.2. Les corps qui ne propagent pas bien la chaleur : les isolants.
Les matériaux qui paraissent chauds au toucher, sont de bons isolants de chaleur. Ils ne prennent la chaleur de notre corps et la transmettent que très lentement aux molécules qui les composent, ce qui nous procure une sensation de chaud. C’est le cas de la frigolite, de la laine, le caoutchouc, de l’air…
2. La propagattion de la chaleur.
La chaleur peut se transmettre à un autre corps qui en contient moins. La chaleur est donnée par un corps chaud à un corps froid. La température du corps chaud diminue alors que la température du corps froid augmente. Cette chaleur peut être transmise de 3 façons.
Température de l’eau d’un bain marie. Température du chocolat chauffé au bain marie.
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2.1. Propagation de la chaleur par CONDUCTION.
La conduction est le transfert de chaleur à travers un corps dont la température n’est pas uniforme, sans déplacement de matière. Dans le phénomène de conduction, la matière chaude reste immobile et cède de l’énergie thermique à la matière froide avec laquelle elle est immédiatement en contact et ainsi de suite, de proche en proche.
2.2. Propagation de la chaleur par CONVECTION.
La convection est le transfert de chaleur qui a lieu grâce au déplacement de la matière à l’état liquide ou gazeux. Les molécules, en bougeant, transportent avec elles la chaleur. Ces courants sont appelés courants de convection. Dans le phénomène de convection, la matière chaude se déplace pour céder de l’énergie thermique à la matière froide.
2.3. Propagation de la chaleur par RAYONNEMENT.
La matière chaude reste immobile, mais transmet de l’énergie thermique à la matière froide sous la forme de rayonnement thermique qui se propage dans le vide. Ce phénomène permet d’expliquer pourquoi la chaleur du Soleil nous parvient malgré les zones de vide qu’elle rencontre dans l’espace.
L’eau chaude colorée, possède une masse volumique plus faible que l’eau froide. L’eau chaude se déplace.
L’air, chauffé au contact du radiateur, se dilate. Sa masse volumique devenant plus faible, l’air chaud se déplace.
La chaleur se propage dans la matière, de molécules en molécules.
Transmission de la chaleur par conduction de la plaque chauffante à la casserole par contact des deux matériaux.
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N°17 Synthèse Sciences : 2e module 7
Les changements d’états Solide, liquide et gazeux… De la fusion à la sublimation.
1. D’un état à l’autre.
La matière peut passer d’un état à un autre (solide, liquide ou gazeux) en fonction de l’énergie thermique (la chaleur), qu’elle reçoit ou qu’elle cède.
L’état le moins énergétique, le plus froid, est l’état solide. o Les molécules sont rapprochées et immobiles. o Le volume occupé par la matière est faible : contraction de la matière.
L’état le plus énergétique, le plus chaud, est l’état gazeux. o Les molécules sont espacées et agitées. o Le volume occupé par la matière est important : dilatation de la matière.
2. La VAPORISATION : différence entre évaporation et ébullition.
L’évaporation et l’ébullition sont deux vaporisations, passage de l’état liquide à gazeux.
L’évaporation est le passage à l’état gazeux des molécules situées en surface du liquide. Elle se déroule à toute température.
L’ébullition est le passage à l’état gazeux des molécules situées dans tout le liquide.
Elle se déroule à température précise, propre à chaque substance.
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3. Des changements d’états dans la nature.
4. Les changements d’états d’un corps pur. Quand un corps pur change d’état, la température reste constante le temps que la matière soit totalement passée d’un état à un autre. Pendant la fusion de l’eau pure, la température reste constante à 0°C. Sur le graphique, ce 1er changement d’état est représenté par un palier (partie horizontale de la courbe).
Pendant la vaporisation de l’eau pure, la température reste constante à 100°C. Sur le graphique, ce 2e changement d’état est représenté par un nouveau palier.
La vapeur d’eau, présente dans l’air, forme le givre l’hiver et passe de l’état gazeux à solide.
Un glaçon de CO2 (-78°C) passe de l’état solide à gazeux au contact de l’air ambiant (20°C).
La lave durcit au contact de l’eau et passe de l’état liquide à solide.
La SUBLIMATION inverse La SUBLIMATION La SOLIDIFICATION
L’eau d’un geyser rentre en ébullition et passe de l’état liquide à gazeux.
La vapeur d’eau, présente dans l’air, se condense et passe de l’état gazeux à liquide.
La neige fond au soleil et passe de l’état solide à liquide.
La VAPORISATION La CONDENSATION La FUSION
