Nous utilisons souvent le mot « énergie » dans nos conversations quotidiennes. Nous utilisons de nombreuses formes d'énergie au quotidien pour bouger, parler, cuisiner, sauter, ou encore allumer la lumière, le chauffage, écouter de la musique et la télévision. Dans cette leçon, nous découvrirons l'énergie et ses différentes formes à travers des situations du quotidien.
Commençons.
L'énergie fait bouger les choses. Chaque fois que quelque chose bouge, c'est grâce à l'énergie. Chaque fois que quelque chose chauffe, c'est grâce à l'énergie. Chaque fois que quelque chose émet un son, c'est grâce à l'énergie. Nous utilisons de l'énergie pour penser, jouer et parler. En fait, chaque fois que nous faisons quoi que ce soit, nous consommons de l'énergie !
Nous utilisons de l'énergie pour chauffer et climatiser nos maisons, nos écoles et nos bureaux. Nous utilisons de l'énergie pour l'éclairage et les appareils électroménagers. L'énergie fait avancer nos véhicules, voler nos avions, naviguer nos bateaux et faire fonctionner nos machines.
Tous les êtres vivants ont également besoin d'énergie. Les plantes utilisent la lumière du soleil pour pousser. Les animaux et les humains mangent les plantes et utilisent l'énergie stockée. La nourriture est le carburant de notre corps.
Avez-vous remarqué, après un match de football intense (ou tout autre sport), une sensation de chaleur dans votre corps ? C'est dû à la production d'énergie thermique.
En termes simples, l'énergie est la capacité à accomplir un travail. Elle se présente sous de nombreuses formes et nous l'utilisons de multiples façons. Prenons quelques exemples tirés de notre quotidien :
Qu'est-ce qui a le plus d'énergie : un avion volant dans le ciel ou un livre tombant d'une table ? L'avion volant dans le ciel a plus d'énergie parce qu'il voyage beaucoup plus vite qu'un livre, et aussi parce qu'il est plus lourd que le livre.
Lorsque le chocolat chaud refroidit, gagne-t-il ou perd-il de l'énergie thermique ? Il perd de l'énergie thermique car le lait libère son énergie thermique (ou chaleur) vers l'environnement et n'absorbe plus l'énergie thermique due à la montée en température du four.
À votre avis, comment les machines à café ou les téléviseurs fonctionnent-ils lorsqu'ils sont branchés sur une prise ? C'est parce que l'énergie électrique circule dans les lignes électriques et alimente ensuite de nombreuses machines différentes.
Quel son a le plus d'énergie : le klaxon d'un camion ou celui d'une fontaine à eau ? Le klaxon a plus d'énergie, car plus un son est fort, plus il a d'énergie sonore.
L'énergie d'un objet se mesure en termes de capacité à fournir un travail. L'unité d'énergie est donc la même que celle du travail : le joule (J). 1 joule (J) est l'énergie nécessaire pour fournir un travail de 1 joule. Un joule désigne la quantité d'énergie transmise à un corps par le mouvement de ce dernier sur une distance de 1 m contre une force de 1 N. Une unité d'énergie plus grande, le kilojoule (kJ), est utilisée. 1 kJ = 1 000 J.
Énergie cinétique – Tout objet en mouvement utilise de l'énergie cinétique. Par exemple, piloter un avion, lancer des balles, courir, faire du vélo, etc. sont des exemples d'énergie cinétique. Une voiture en mouvement sur la route possède de l'énergie cinétique, tandis qu'une voiture stationnée n'en possède pas. Cela signifie que l'énergie cinétique n'existe que lorsqu'un corps ou un objet est en mouvement. Lorsqu'un objet est au repos, son énergie cinétique devient nulle. Autrement dit, lorsque Mouvement = 0, l'énergie cinétique = 0. Elle varie de zéro à une valeur positive. Exemple : un enfant se balance sur une balançoire. Que la balançoire se déplace vers l'avant ou vers l'arrière, la valeur de l'énergie cinétique n'est jamais négative.
Énergie potentielle – C'est l'énergie de la position d'un objet. Exemple : Lorsqu'un enfant se balançant sur une balançoire atteint le sommet de l'arc, son énergie potentielle est maximale. Plus près du sol, son énergie potentielle est minimale (0). Autre exemple : lancer une balle en l'air. Au point le plus élevé, l'énergie potentielle est maximale. Lorsque la balle monte ou descend, elle possède une combinaison d'énergie potentielle et d'énergie cinétique.
Énergie mécanique – Énergie résultant du mouvement ou de la position d'un objet. L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle. Exemples : un objet possédant de l'énergie mécanique possède à la fois de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle, bien que l'énergie de l'une des formes puisse être nulle. Une voiture en mouvement possède de l'énergie cinétique. Si vous la faites monter en montagne, elle possède de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle. Un livre posé sur une table possède de l'énergie potentielle.
Énergie chimique – L'énergie chimique est l'énergie stockée dans les liaisons des atomes et des molécules. Lors d'une réaction chimique, cette énergie est libérée. Nous utilisons l'énergie chimique dans notre voiture sous forme de carburant (essence/diesel) pour rouler. Les batteries, la biomasse, le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont des exemples d'énergie chimique stockée. Les aliments sont également un bon exemple d'énergie chimique stockée. Cette énergie est libérée lors de la digestion.
Énergie électrique – Énergie générée par de minuscules particules chargées appelées électrons. La foudre est une forme d'énergie électrique. Presque tous nos appareils, comme les ordinateurs portables, les machines à café, les téléphones portables, les aspirateurs et les téléviseurs, fonctionnent à l'électricité.
Énergie thermique – Également appelée énergie thermique. L'énergie produite par un feu est de l'énergie thermique. Elle reflète la différence de température entre les deux systèmes. Comme nous le savons, la matière est composée de molécules. Lorsque la température de la matière augmente, les particules vibrent plus rapidement. L'énergie thermique est l'énergie produite par la température de la matière. Une tasse de café chaud, une cuisinière électrique ou à gaz, un radiateur, etc. sont des exemples d'énergie thermique.
Énergie lumineuse – Également appelée énergie radiante. La Terre tire une grande partie de son énergie de la lumière du Soleil. Les plantes captent l'énergie lumineuse du Soleil et la convertissent en énergie chimique (nutrition) qui leur permet de croître. C'est ce qu'on appelle la photosynthèse.
Énergie sonore – Plus nous crions fort, plus nous utilisons d'énergie sonore. Tout ce que nous entendons est de l'énergie sonore. Outre notre voix, il existe de nombreux autres exemples d'énergie sonore : taper des mains, jouer de la guitare, aboyer des chiens, etc.
Énergie nucléaire – L'énergie nucléaire est stockée dans le noyau des atomes. Cette énergie est libérée lorsque les noyaux se combinent (fusion) ou se séparent (fission). Exemple : la fission, la fusion et la désintégration nucléaires sont des exemples d'énergie nucléaire. La détonation atomique et la production d'électricité par une centrale nucléaire sont des exemples précis de ce type d'énergie. Les centrales nucléaires scindent les noyaux des atomes d'uranium pour produire de l'électricité.
Énergie électromagnétique – L'énergie électromagnétique, ou énergie radiante, est l'énergie produite par la lumière ou les ondes électromagnétiques. Exemple : Toute forme de lumière possède une énergie électromagnétique, y compris des parties du spectre invisibles. Les rayons radio, gamma, X, micro-ondes et ultraviolets sont des exemples d'énergie électromagnétique.
Énergie gravitationnelle – L'énergie associée à la gravité implique l'attraction entre deux objets en fonction de leur masse. Elle peut servir de base à l'énergie mécanique, comme l'énergie potentielle d'un objet posé sur une étagère ou l'énergie cinétique de la Lune en orbite autour de la Terre. Exemple : l'énergie gravitationnelle maintient l'atmosphère terrestre.
Énergie d'ionisation – Forme d'énergie qui lie les électrons au noyau de l'atome, de l'ion ou de la molécule. Exemple : La première énergie d'ionisation d'un atome est l'énergie nécessaire pour éliminer complètement un électron. La seconde énergie d'ionisation est l'énergie nécessaire pour éliminer un deuxième électron et est supérieure à celle nécessaire pour éliminer le premier électron.
La loi de conservation de l'énergie stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, mais seulement transformée d'une forme à une autre. Un exemple est l'énergie chimique contenue dans les aliments, qui se transforme en énergie cinétique lorsque nous bougeons.
La masse est étroitement liée à l'énergie. Du fait de l'équivalence entre masse et énergie, tout objet stationnaire possédant une masse possède une quantité d'énergie équivalente, appelée énergie au repos. La masse au repos désigne la masse d'un corps stationnaire. Un accroissement de l'énergie du corps par rapport à l'énergie au repos augmente la masse totale de l'objet. Exemple : chauffer un objet entraîne une augmentation d'énergie mesurable par une faible augmentation de masse.
ÉNERGIE RENOUVELABLE
L'énergie renouvelable est une énergie produite à partir de sources inépuisables ou renouvelables au cours d'une vie humaine. Les exemples les plus courants sont l'éolien, le solaire, la géothermie, la biomasse et l'hydroélectricité.
L'énergie solaire désigne l'énergie produite par le soleil. Elle peut être convertie en énergie électrique, thermique et chimique. Par exemple, les panneaux solaires captent l'énergie solaire et la convertissent en énergie électrique. Cette énergie peut être utilisée pour l'éclairage ou le chauffage. L'énergie solaire est également utilisée dans les appareils électriques comme les téléphones portables. Cette énergie est très abondante dans les régions tropicales du monde, où elle est traditionnellement utilisée pour sécher des cultures comme le café, le maïs et le riz. Parmi les avantages de ce type d'énergie, on peut citer son faible coût, son inépuisabilité, sa grande diversité de sources et son caractère propre.
L'énergie éolienne désigne l'énergie produite par le vent. Les éoliennes permettent de convertir l'énergie éolienne en énergie mécanique, utilisable de diverses manières : production d'électricité, mouture de céréales et pompage d'eau. Depuis des siècles, l'énergie éolienne est exploitée pour propulser des navires océaniques comme les boutres et les navires. Les zones aux paysages ouverts constituent le principal potentiel éolien.
L'énergie obtenue à partir de l'eau est appelée hydroélectricité. Elle est produite lorsque l'eau est en mouvement. L'eau qui coule à grande vitesse possède une énergie cinétique importante qui peut produire un travail. Par exemple, la force de l'eau peut être utilisée pour faire tourner les moulins à grains. Cette énergie est également utilisée pour faire tourner les turbines qui produisent de l'hydroélectricité.
ÉNERGIE NON RENOUVELABLE
En revanche, l'énergie non renouvelable est celle qui provient de sources qui s'épuiseront ou ne seront pas renouvelées au cours de notre vie. La plupart des sources d'énergie non renouvelables sont des combustibles fossiles, tels que le charbon, le gaz et le pétrole.
Le terme « pétrole » désigne les hydrocarbures liquides et gazeux issus de matières animales et végétales, déposés, comprimés et transformés dans les roches sédimentaires. Après raffinage, le pétrole produit différents produits, notamment l'essence, le carburant d'aviation, les lubrifiants, le kérosène et le bitume. Ces produits sont utilisés à diverses fins. Le diesel industriel est utilisé dans les industries pour les fours et les chaudières, afin de produire du carburant pour les véhicules, les navires, les moteurs de locomotives et les machines.
Le charbon est une roche brune ou noire, principalement composée de carbone, formée il y a des millions d'années par la compression de matières végétales. Son utilisation comme source d'énergie a diminué ces dernières années avec la découverte de la géothermie, de l'hydroélectricité et du pétrole.
Le gaz naturel est un gaz qui se forme sous terre et sur les couches supérieures du pétrole brut, mais qui peut également être présent seul. Il est utilisé dans l'industrie, principalement pour le chauffage, et à des fins domestiques, pour le chauffage, l'éclairage et la cuisson.
