Chapitre 3 Flashcards
L’Énergie
Énergie : capacité d’un système à provoquer un changement (dégagement de chaleur pour se réchauffer, modifier état), à accomplir travail (marcher, action) entraînant un mouvement, lumière, chaleur
→ très utile
- unité : joule (J) → 1 J = énergie nécessaire pour déplacer un objet avec une force de 1 newton sur une distance de 1 mètre → 1 J = 1 N x 1 m
- multitudes de formes provenant de sources variées
Formes d’énergie
Énergie mécanique :
- forme énergie associée au mouvement d’un corps
- élastique, éolienne, sonore, hydraulique
Énergie élastique :
- énergie emmagasinée dans objet due à sa compression ou étirement
- ressort comprimé, élastique tendu
Énergie éolienne :
- énergie résultant du mouvement de l’air
- vent
Énergie sonore :
- énergie contenue et transportée dans une onde sonore
- son, musique
Énergie hydraulique :
- énergie résultant du mouvement d’un cours d’eau
- chut d’eau, rivière
Énergie électrique :
- énergie résultant du mouvement ordonnée des électrons d’un atome à un autre
- centrale électrique, pile, génératrice
Énergie thermique :
- énergie résultant du mouvement désordonnée de toutes les particules d’une substance (agitation)
- feu, élément chauffant, soleil
Énergie rayonnante :
- énergie contenue et transportée par une onde électromagnétique
- ampoule, four à micro-ondes, soleil, téléphone cellulaire, appareil de radiographie, feu, radio, télévision
Énergie chimique :
- énergie emmagasinée dans les liaisons chimiques d’une molécule
- pomme, cire de bougie, combustibles fossiles
Énergie nucléaire :
- énergie emmagasinée dans le noyau des atomes
- noyau des atomes, soleil
Loi de la conservation de l’énergie
Loi de la conservation de l’énergie
- énergie pas créée, ni détruite, seulement être transformée ou transférée selon Loi de la conservation de l’énergie
- quantité totale d’énergie d’un système isolé demeure toujours constant
→ système isolé : aucun échange avec milieu extérieur (thermos) → respect Loi de la conservation de l’énergie
→ système ouvert : permet échanges matières + énergie avec environnement (bol de soupe) → respecte pas Loi de la conservation de l’énergie
→ système fermé : conserve matière mais pas énergie (congélateur) → respecte pas Loi de la conservation de l’énergie
Transfert d’énergie :
- passage de l’énergie d’un milieu à un autre
Transformation d’énergie :
- passage de l’énergie d’une forme à une autre
Ex :
- Photosynthèse : énergie solaire : transférée aux plantes → transformation en énergie chimique
- énergie hydraulique → transformation en énergie mécanique (tourner les turbines) → transformation en énergie électrique : transférée aux maisons
Le rendement énergétique
- énergie utile : énergie utilisée par système pour faire travail auquel il a été conçu
- système peut pas transformer toute l’énergie consommé en forme utile
- reste énergie transformée en une autre forme ou dissipée dans environnement
- rendement énergétique : pourcentage d’énergie consommée par une machine/système qui a été transformée en énergie utile → calculer efficacité système à transformer énergie consommée en énergie utile
- Formule : rendement énergétique = quantité énergie utile/quantité d’énergie consommée x 100
Augmenter le rendement énergétique
Augmenter le rendement énergétique
→ diminuer quantité d’énergie consommée
→ optimiser transformation d’énergie pour augmenter proportion d’énergie utile
- amélioration des composants
- modification du concept
→ améliorer rendement énergétique d’un appareil = plusieurs avantages : économie énergie, économie argent…
Énergie thermique
- provient mouvement désordonné de toutes les particules d’une substance → degré d’agitation
- énergie que possède une substance en raison de la quantité de particules qu’elle contient et de leur température
- dépend quantité de particules présentes dans substance donnée + température de cette substance :
Quantité de particules :
> quantité de particules augmente → énergie thermique augmente
> quantité de particules diminue → énergie thermique diminue
Température :
> température augmente → énergie thermique augmente
> température diminue → énergie thermique diminue - peut être transférée entre substances → milieu où température élevée à milieu où température basse
→ jusqu’à ce que 2 milieux aient la même température
⇒ Chaleur
La chaleur
Chaleur : transfert d’énergie thermique entre 2 milieux de températures différentes quand ils entrent en contact, toujours du milieu ayant température ++ élevée au milieu ayant température ++ basse → variation d’énergie thermique d’une substance
- symbole : Q
- Unité : J
- changement/variation de température → objet chaud → froid : diminution de température → dégage énergie thermique + objet froid → chaud : augmentation de température → absorbe énergie thermique
- dépend de température, quantité, nature de la matière
- Relation entre chaleur + énergie thermique :
Q = ΔEt où
Q = chaleur (J)
ΔEt = Variation d’énergie thermique (J)
ΔEt = Et finale = Et initiale
- si négatif → substance dégagée énergie thermique → température diminue
- si positif → substance absorbe chaleur → température augmente
Différence avec température
- Température : mesure du degré d’agitation des particules d’une substance
- Symbole : T
- Unité : celsius
- dépend de vitesse d’agitation des particules
- Chaleur : mesure du degré d’agitation des particules + leur masse (quantité de particules)
Capacité thermique massique (c) :
Capacité thermique massique (c) :
- quantité d’énergie thermique qu’il faut fournir à 1 gramme d’une substance pour augmenter sa température de 1 degré Celsius
→ capacité à faire varier sa température
- propriété caractéristique propre à chaque substance
- unité : J/g C
- faible : + facile d’augmenter/diminuer sa température
- élevée : + difficile d’augmenter/diminuer sa température
- ex : plage → sable brûlant alors que eau froide → mais reçoit même énergie du soleil
⇒ sable nécessite moins d’énergie pour augmenter température → réchauffe + vite que eau
⇒ capacité thermique massique
relation énergie thermique, capacité thermique massique, masse, variation de température
Formule : relation énergie thermique, capacité thermique massique, masse, variation de température
Q = mcΔT
Q = la chaleur, donc la variation d’énergie thermique (J)
m = la masse, dont la quantité de particules (g)
c = la capacité thermique massique (J/g°C)
ΔT = la variation de température (°C)
→ ΔT = Tf – Ti
Tf = la température finale (°C)
Ti = la température initiale (°C)
Énergie cinétique
L’énergie cinétique
- Énergie que possède un objet en raison de son mouvement
- Symbole : Ek
- Unité : joule (J)
- ex. bille roulée peut bouger un autre bille en la frappant, chutes d’eau peuvent tourner les turbines
Relation entre énergie cinétique, la masse et la vitesse
- Énergie cinétique dépend sa masse + sa vitesse → + lourde, + vite, + énergie, + capacité à effectuer travail grande
Formule :
Ek = ½ mv2
Ek = énergie cinétique (J)
m = masse (kg)
v = vitesse (m/s)
→ doubler masse → 2x + énergie cinétique
→ doubler vitesse → 4x + énergie cinétique (accidents voitures mortels)
Énergie potentielle gravitationnelle
Énergie potentielle gravitationnelle
- énergie de réserve que possède objet en raison de sa masse et de sa hauteur par rapport à une surface de référence
- doit être transformée en une autre forme d’énergie pour effectuer un travail car énergie réserve
- ex. étirer la corde d’un arc, soulever un marteau
→ énergie cinétique nécessaire pour ces travaux est transférée à objet sous forme énergie potentielle emmagasinée dans objet
→ marteau retombé/propulser flèche → énergie potentielle transformée en énergie cinétique pour effectuer travail
- symbole : Ep
- Unité : (J)
Relation entre énergie potentielle gravitationnelle, la masse, l’intensité du champ gravitationnel et la hauteur
- énergie potentielle gravitationnelle dépend de la masse, de l’intensité du
champ gravitationnel et de la hauteur d’un objet par rapport à une surface
de référence
Formule
Ep = mgh
Ep = énergie potentielle gravitationnelle (J)
m = masse (kg)
g = intensité du champ gravitationnel (N/kg) → Terre = 9,8 N/kg
h = hauteur de l’objet par rapport à surface de référence (m)
→ énergie potentielle gravitationnelle doublée → double masse/double hauteur
Énergie mécanique
Énergie mécanique
- énergie d’un corps emmagasinée sous forme Ek et Ep
- constitue en la somme d’énergie cinétique et énergie potentielle car Ek peut se transformée en Ep etc
- symbole : Em
- unitée : Joule (J)
Relation entre énergie cinétique et potentielle
Em = Ek + Ep
Em = énergie mécanique (J)
Ek = énergie cinétique (J)
Ep = énergie potentielle (J)
Loi de la conservation de l’énergie → dans système sans apport énegie supplémentaire ou perte énergie (frottement) : énergie mécanique demeure toujours constante
Objet en chute libre : à mesure qu’il tombe : Ep diminue (hauteur diminue) ET Ek augmente (vitesse augmente)
→ énergie mécanique de objet en chute libre reste toujours constante tout au long de sa chute → Ep se transforme progressivement en Ek (montagnes russes)
→ Paraboles
Le mouvement :
principales variables :
- vitesse, déplacement, temps, accélération
Relation entre la vitesse le déplacement et le temps
Description du mouvement d’un objet qui se déplace : vitesse moyenne ou vitesse instantanée
Vitesse instantanée : vitesse à un moment précis
Vitesse moyenne : vitesse si vitesse constante tout le long
Formule vitesse moyenne :
v = d/Δt
v= vitesse moyenne (m/s)
d = déplacement (m)
Δt = variation de temps → durée déplacement (s)
La force
La force
- action capable de modifier le mouvement d’un objet ou de la déformer en le poussant ou en le tirant
- unité : Newton (N) → force nécessaire pour donner un objet de 1 kg une accélération de 1 m/s2 → 1 N = 1 kg x 1 m/s2
- toujours exercée par un corps sur un autre corps
- représentée par une flèche :
- sa direction → segment de droite
- son sens → pointe de la flèche
- son intensité → longueur de la flèche, sa largeur ou un nombre (N)
- son point d’application → position de l’origine de la flèche (force)
