Comment utilise-t-on l'énergie ? (Enseignants)

Depuis la nuit des temps, l’être humain a cherché à apprivoiser l’énergie, principalement pour se chauffer, se déplacer et faire fonctionner des outils.

Apprivoiser, ce n’est pas créer ou détruire de l’énergie, c’est la transformer. Si la quantité totale d’énergie reste toujours constante, c’est que, la plupart du temps, la transformation de l’énergie conduit à des pertes énergétiques sous forme de chaleur.

LES TRANSFORMATIONS DE L’ÉNERGIE

Quand une voiture roule, elle transforme l’énergie de l’essence pour avancer. Cependant, son moteur chauffe. Dans certains véhicules, 80% de l’énergie est transformée en chaleur plutôt qu’en déplacement ! C’est la même chose avec les appareils électriques ou les anciennes ampoules, ils chauffent.

Cela est aussi vrai en ce qui concerne notre alimentation. Notre corps transforme les aliments pour que nous puissions bouger, réfléchir… mais aussi pour nous garder à une température d’environ 37°C.

Toute l’énergie chimique contenue dans le pétrole ou dans un sandwich est transformée en mouvement et en chaleur. Ainsi, la quantité d’énergie totale reste la même. Pour faire simple, on pourrait dire: Énergie chimique = Énergie mécanique + Énergie thermique.

MESURER L’ÉNERGIE

Pour accomplir une action, on utilise de l’énergie. Il existe une équation assez simple pour mesurer l’énergie sollicitée, quelle que soit sa forme.

Pour calculer la quantité d’énergie consommée, on multiplie la puissance (intensité de l’action) par la durée de cette action : Énergie = Puissance x Temps

 

LES UNITÉS DE L’ÉNERGIE

Il est possible de comparer les formes d’énergie, mais ce n’est pas tout simple. Avant le 19ème siècle, les scientifiques n’avaient pas encore réalisé que l’énergie se présentait sous différentes formes. A l’époque, on mesurait donc chaque chose de manière différente. Ce n’est qu’en 1850 que les scientifiques ont découvert qu’une unité unique pouvait être utilisée pour toutes les énergies: le joule.

Ainsi, les différentes formes d’énergies sont mesurées de deux manières. Avec des unités propres, ainsi qu’avec une unité commune, le joule, lié à la formule ci-dessus.  


Le joule, l’unité commune
Grâce à la formule ci-dessus, il est possible de calculer des équivalences. Par exemple, on estime qu'une plaque de chocolat au lait contient autant d’énergie que 150 grammes de bois ou 300 grammes de viande. Cela correspond aussi à l’énergie dépensée par un cheval qui tire une charrette pendant une heure, soit plus de 2,3 millions de joules.


1 JOULE = L’énergie nécessaire pour soulever 100 grammes d’un mètre

1'000 JOULES = L’énergie nécessaire pour soulever 100 kilos d’un mètre

 

POUR EN SAVOIR PLUS

Unités de mesure et facteurs de conversion (pdf)

Tableau proposé par l’Office fédéral de l’énergie (OFEN)
http://www.bfe.admin.ch/php/modules/publikationen/stream.php?extlang=fr&name=fr_68126549.pdf

 

ACTIVITÉ

Pour introduire la notion d’énergie et ses transformations, un jouet à ressort suffit.

Le jouet peut être inerte ou en mouvement. Si on le remonte, le ressort se tord. Lorsqu’il se relâche, il active le fonctionnement du jouet. Ainsi, notre énergie musculaire va se transformer en énergie mécanique et permettre de mettre le jouet en mouvement.

C’est le même principe avec un arc et des flèches !