Fiche de révision : Énergie, puissance et rendement

📋 Plan du Cours

1. Unités de l’énergie
2. Énergie et puissance
3. Rendement des transformations

📖 1. Unités de l’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Joule : Unité légale de mesure de l’énergie dans le Système international ; il exprime aussi une quantité de chaleur ou un travail mécanique.
• Calorie : Quantité d’énergie nécessaire pour élever de 1 °C la température d’un gramme d’eau.

★ À maîtriser

📐 Formule — Un joule correspond à un watt consommé pendant une seconde : $1\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{W\cdot s}$, et il équivaut à un newton-mètre : $1\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{N\cdot m}$.

📐 Formule — Un kilowatt-heure vaut $1\ \mathrm{kWh}=3{,}6\times10^6\ \mathrm{J}=3{,}6\ \mathrm{MJ}$.

• Le watt-heure (Wh) est l’énergie apportée par une puissance de 1 W pendant une heure, avec $1\ \mathrm{Wh}=3\,600\ \mathrm{J}$.

Compléments

📐 Formule — Une calorie vaut $1\ \mathrm{cal}=4{,}185\ \mathrm{J}$.

📐 Formule — Une tonne équivalent pétrole vaut $1\ \mathrm{tep}=11\,630\ \mathrm{kWh}=42\ \mathrm{GJ}=10\ \mathrm{Gcal}$.

📐 Formule — Le cheval-vapeur est une unité de puissance telle que $1\ \mathrm{ch}=736\ \mathrm{W}$.

• Une tonne équivalent pétrole (tep) est l’énergie produite par la combustion d’une tonne de pétrole moyen.

📖 2. Énergie et puissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie : Caractérise la consommation d’un système pendant une durée.
• Puissance : Caractérise la performance d’un système à un instant donné et correspond à la quantité d’énergie ou de travail fournie, effectuée ou absorbée par unité de temps.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’énergie absorbée ou fournie entre deux instants vérifie $E=\int_{t_1}^{t_2}p(t)\,dt$, où $p(t)$ est la puissance absorbée ou produite en watt.

📐 Formule — Lorsque la puissance est constante, l’énergie vérifie $E=P\cdot t$.

Compléments

📐 Formule — La puissance se calcule par $P=\frac{E}{t}=\frac{W}{t}$ et se mesure en watt, avec $1\ \mathrm{W}=1\ \mathrm{J\cdot s^{-1}}=1\ \mathrm{N\cdot m\cdot s^{-1}}$.

💡 Astuce mémo

Énergie = quantité consommée pendant une durée ; puissance = débit d’énergie à un instant.

📖 3. Rendement des transformations

🔑 Notions clés & Définitions

• Rendement : Rapport de l’énergie ou de la puissance utile sur l’énergie ou de la puissance absorbée.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’énergie de sortie est égale à l’énergie d’entrée diminuée de l’énergie perdue : $E_{sortie}=E_{entrée}-E_{perdue}$, soit $E_u=E_a-E_p$.

📌 Le rendement est sans unité et est toujours inférieur à 1.

• Lorsqu’une énergie est convertie en une autre, une partie de l’énergie disponible au départ se dissipe en pertes, le plus souvent sous forme de chaleur.

Compléments

📐 Formule — L’énergie perdue vérifie $E_p=E_a-E_u$.

📐 Formule — Pour n systèmes montés en série, le rendement global est égal au produit des rendements intermédiaires : $\eta_{global}=\eta_1\times\eta_2\times\cdots\times\eta_n$.

💡 Astuce mémo

Conversion d’énergie → pertes dissipées, souvent sous forme de chaleur → rendement inférieur à 1.