Les transformations énergétiques sont des processus qui convertissent l’énergie d’un type (par exemple, énergie cinétique, potentiel gravitationnel, énergie chimique) en un autre. Tout type d’utilisation de l’énergie doit impliquer une sorte de transformation énergétique.
L’énergie doit obéir aux lois de la thermodynamique.
La thermodynamique est l’étude de la façon dont l’énergie passe d’un type à un autre. Les lois de la thermodynamique s’appliquent à l’énergie et aux conversions d’énergie.
La première loi de la thermodynamique :
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L’énergie ne peut pas être créée ou détruite (ce que l’on appelle la conservation de l’énergie) ; cependant, elle peut être transformée d’un type en un autre. En fait, tout processus utile transforme l’énergie d’une forme à une autre. Il existe de nombreuses formes ou types d’énergie différents. Voici quelques exemples de transformations d’énergie au quotidien :
| Scénario | Conversions d’énergie impliquées | |
|---|---|---|
| Frotter les mains l’une contre l’autre pour les réchauffer | Énergie cinétique en énergie thermique | |
| Utilisation d’une lampe de poche alimentée par une pile.pile | De l’énergie chimique à l’énergie électrique (dans la pile) De l’énergie électrique à l’énergie radiante (dans l’ampoule) |
|
| Un objet qui accélère en tombant | . en tombant | Énergie potentielle gravitationnelle en énergie cinétique |
La deuxième loi de la thermodynamique :
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Certaines formes d’énergie sont plus utiles que d’autres. L’utilisation de l’énergie la rend toujours moins utile, même si aucune énergie n’est réellement détruite.
L’énergie cinétique et l’électricité sont les formes les plus utiles. Elles sont de « haute qualité » car elles peuvent être transformées presque entièrement en n’importe quel autre type d’énergie. L’électricité, par exemple, peut être facilement utilisée pour produire de la chaleur (énergie thermique) ou de la lumière (énergie radiante), briser des liaisons chimiques (énergie chimique), déplacer des objets (énergie cinétique) ou soulever des objets (énergie potentielle gravitationnelle).
La forme d’énergie la moins utile est l’énergie thermique à basse température. Elle peut toujours être reconvertie en une forme de meilleure qualité, mais l’énergie utile est toujours perdue dans ce processus. Convertir l’énergie en une forme moins utile et essayer ensuite de travailler à l’envers ne permet jamais de récupérer 100 % de l’énergie utile.
Par exemple, lorsqu’une voiture roule, le moteur devient chaud (énergie thermique). La chaleur du moteur ne fait rien pour aider la voiture à se déplacer ou à aller plus vite. Cette énergie gaspillée est un sous-produit inévitable de la conversion du carburant de la voiture (énergie chimique) en mouvement (énergie cinétique de « haute qualité »), mais elle peut potentiellement être utilisée pour chauffer l’habitacle de la voiture afin d’augmenter légèrement l’efficacité énergétique globale. C’est un défi pour toutes les formes de production d’énergie de minimiser l’énergie gaspillée et d’être aussi efficace que possible.
PhET : Formes et changements d’énergie
L’Université du Colorado nous a gracieusement autorisés à utiliser la simulation PhET suivante. Cliquez pour exécuter une simulation interactive afin d’explorer les transformations entre les types d’énergie. Plus précisément, cette simulation traite des conversions entre les formes d’énergie mécanique, électrique, chimique et lumineuse.
Pour plus de lecture
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