Fiche de révision : Énergie et transformations

📋 Plan du Cours

1. Transformations de l’énergie
2. Stockage de l’énergie
3. Énergies et rendement électrique
4. Mesures et droites de la bouilloire

📖 1. Transformations de l’énergie

★ À maîtriser

• 🔄 Les conversions du groupe électrogène se succèdent ainsi :

  1. L’essence et l’air fournissent une énergie chimique.
  2. Le moteur thermique la transforme en énergie mécanique.
  3. L’alternateur transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.

• 🔄 Les conversions dans l’éolienne se succèdent ainsi :

  1. Le vent fournit une énergie mécanique.
  2. Le rotor transmet l’énergie mécanique à l’alternateur.
  3. L’alternateur produit de l’énergie électrique.
  4. Le radiateur transforme l’énergie électrique en énergie thermique.

Compléments

• 🔄 Les transformations dans la station solaire se succèdent ainsi :
  1. Le Soleil fournit une énergie rayonnante.
  2. Le photovoltaïque la transforme en énergie électrique.
  3. L’onduleur fournit une énergie électrique.
  4. Le moteur transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.

📖 2. Stockage de l’énergie

★ À maîtriser

• Le stockage est nécessaire lorsque certaines sources d’énergie ne sont pas disponibles de façon continue.

• Une batterie stocke l’énergie sous forme chimique.

• Une station de transfert d’énergie par pompage stocke l’énergie sous forme mécanique de pesanteur.

Compléments

• Un volant d’inertie stocke l’énergie sous forme mécanique de rotation.

• Un supercondensateur stocke l’énergie sous forme électrostatique.

📖 3. Énergies et rendement électrique

★ À maîtriser

📐 Formule - L’énergie thermique reçue par une masse est calculée par $Q = m \cdot c \cdot \Delta\theta$, où $\Delta\theta = \theta_{final} - \theta_{initial}$.

📐 Formule - L’énergie consommée se calcule par $E = P \times t$ ; pour la bouilloire, E = 1890 × 240 = 453 600 J.

📐 Formule - Le rendement de la bouilloire se calcule par $\eta = \frac{Q}{E}$ et vaut 86,7 % dans l’exemple présenté.

📐 Formule - Le rendement de l’onduleur se calcule par $\eta = \frac{P_u}{P_a}$ ; avec Pu = 41 W et Pa = 52 W, il vaut 78,8 %.

Compléments

• La capacité thermique massique de l’eau est de 4180 J·kg⁻¹·°C⁻¹.

• Pour la bouilloire, avec m = 1,250 kg, c = 4180 J·kg⁻¹·°C⁻¹ et Δθ = 75,3 °C, l’énergie thermique calculée est Q = 393 442,5 J, soit 393,4425 kJ.

📐 Formule - L’énergie perdue dans la bouilloire se calcule par $E_p = E - Q$ ; l’exemple donne 60 157,5 J, soit 60,15 kJ.

📐 Formule - La puissance perdue dans l’onduleur se calcule par $P_p = P_a - P_u$ ; avec Pa = 52 W et Pu = 41 W, elle vaut 11 W.

• La bouilloire transforme l’énergie électrique en énergie thermique.

• La batterie transforme l’énergie chimique en énergie électrique.

• L’onduleur transforme l’énergie électrique continue en énergie électrique alternative.

• Le ventilateur transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.

📖 4. Mesures et droites de la bouilloire

📝 Points essentiels

• La bouilloire mesurée a une puissance indiquée de 1950 W.

• Dans le tableau de mesure, le temps va de 0 à 240 s par intervalles de 30 s, l’énergie mesurée va de 0,0 à 0,11 Wh et la température de 25 à 100,3 °C.

📐 Formule - Le coefficient directeur d’une droite se calcule par $m = \frac{\Delta E}{\Delta t}$ ; pour E = f(t), le calcul fourni donne environ 4,2 × 10⁻⁴.

• L’équation de la droite E = f(t) est donnée sous la forme E = 0,42 × t + 0,01.

• Pour tracer la courbe E = f(t) avec Latis Pro, il faut entrer les données puis tracer le graphe dans la fenêtre 1.