Science et technologie s1081

Les formes d'énergie

Une source d'énergie est un phénomène naturel ou artificiel qui produit de l'énergie.

Une forme d'énergie est une manifestation de la présence d'énergie à un endroit donné.
L'énergie provient de diverses sources naturelles telles que le Soleil, les combustibles fossiles, le vent ou les aliments. Selon son origine, l'énergie peut se manifester sous différentes formes. Il existe quatre principales formes d'énergie:

Diverses fiches de la section Univers matériel peuvent compléter l'information retrouvée dans cette fiche.
L'énergie
Les transformations et les transferts d'énergie
On retrouve plusieurs sources d'énergie dans l'environnement. Certaines notions expliquées dans la section Terre et Espace de la bibliothèque virtuelle peuvent te fournir des informations supplémentaires sur le thème de l'énergie:
Les manifestations naturelles de l'énergie
Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables
Les moyens technologiques pour produire de l'électricité
Les impacts de l'exploitation des ressources énergétiques

 

L’énergie thermique

L’énergie thermique est l'énergie associée au mouvement désordonné des particules contenues dans une substance.

L'énergie thermique est associée à la chaleur. L'énergie solaire, entre autres, est une source d'énergie thermique. Ainsi, plus la température d'une substance est élevée, plus ses particules se déplacent. Il en résulte une plus grande énergie thermique étant donné que les particules ont un mouvement plus important.

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La quantité d'énergie thermique répond à deux principes:

  • À quantité de particules égales, plus la température d'une substance est élevée, plus elle possède d'énergie thermique, parce que ses particules bougent davantage. Par exemple, 250 ml d'eau froide possède moins d'énergie thermique que 250 ml d'eau chaude.
  • À température égale, plus une substance contient de particules, plus elle possède d'énergie thermique. Ainsi, un seau d'eau à 25°C possède davantage d'énergie thermique qu'une tasse d'eau à la même température. 

L'énergie thermique peut accomplir différents types de changement.

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La chaleur du Soleil fait fondre la neige au printemps.
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Le brûleur d'une montgolfière chauffe l'air ce qui permet au ballon de s'envoler.
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L’énergie chimique

L’énergie chimique est la forme d'énergie emmagasinée dans les liaisons chimiques qui unissent les atomes d'une molécule.

Les atomes peuvent se lier chimiquement afin de former des molécules. L'énergie contenue dans ces liens chimiques forme une réserve d'énergie. Ainsi, à l'état de molécule, cette énergie n'accomplit ni travail ni changement. Toutefois, lorsque les liens se brisent lors de réactions chimiques, de l'énergie est libérée. L'énergie de la biomasse et les énergies fossiles sont des formes d'énergie chimique.

Toutes les molécules contiennent de l'énergie en plus ou moins grande quantité. La quantité d'énergie chimique contenue dans une molécule dépend de la force et du nombre de liaisons entre les atomes:

  • Plus la liaison est forte, plus l'énergie est grande.
  • Plus le nombre de liaison est grand dans une molécule, plus l'énergie chimique est grande.

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Les combustibles libèrent une grande quantité d'énergie lorsqu'ils brûlent.
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La photosynthèse permet aux végétaux de transformer l'énergie solaire en énergie chimique.
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L'énergie rayonnante

L'énergie rayonnante est la forme d'énergie contenue et transportée par les ondes électromagnétiques, en particulier par la lumière.

Le Soleil, l'ampoule à incandescence ou le feu dégagent tous de la lumière. Cette lumière constitue la partie visible du spectre des ondes électromagnétiques. Les ondes transportent de l'énergie d'un endroit à un autre et on nomme cette énergie l'énergie rayonnante. L'énergie solaire correspond à une forme d'énergie rayonnante.

La quantité d'énergie transportée par une onde dépend de deux facteurs:

  • À quantité égale, plus la longueur d'onde est courte, plus l'énergie transportée est importante. Par exemple, les ondes radio, de grande longueur d'onde, transportent peu d'énergie mais voyagent sur une longue distance. À l'inverse, les rayons X ne peuvent pas se déplacer sur une longue distance. Par contre, leur courte longueur d'onde transporte davantage d'énergie ce qui explique qu'elles peuvent traverser certaines substances.
  • Plus une source émet de rayonnement, plus elle émet de l'énergie.

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Les fours à micro-ondes dégagent de l'énergie rayonnante qui permet de chauffer les aliments.
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L'énergie transportée par les rayons X nous permet de radiographier nos os.
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L’énergie mécanique

L'énergie mécanique est la forme d'énergie liée au mouvement d'un corps ou à sa position dans l'espace.

L’énergie mécanique constitue la somme de deux autres types d'énergie: l’énergie cinétique, associée au mouvement d’un corps, et l’énergie potentielle, associée à un corps qui est susceptible de fournir un travail par changement de position. Il s'agit donc du type d'énergie liée au mouvement, soit celui qui se déroule (énergie cinétique) ou celui qui pourrait se dérouler (énergie potentielle). L'énergie éolienne et l'énergie hydraulique sont des exemples d'énergie mécanique.

L'énergie mécanique dépend de trois facteurs: la vitesse d'un objet, sa masse et sa position par rapport aux objets environnants.

  • Plus la vitesse d'un objet est élevée, plus son énergie mécanique est importante. Par exemple, les dommages causés lors d'une collision avec une voiture roulant à 100 km/h sont beaucoup plus importants que ceux causés par une voiture allant à 30 km/h. C'est la quantité d'énergie transportée qui explique cette différence.
  • Plus la masse d'un objet est élevée, plus son énergie mécanique est importante. Par exemple, si une voiture et un camion roulent à vitesse égale, un accident avec le camion serait beaucoup plus dommageable puisque ce dernier à une masse plus imposante.
  • Plus un objet est situé en hauteur, plus son énergie mécanique est importante. En effet, tous les corps sont affectés par l'attraction gravitationnelle de la Terre. Ainsi, plus la durée de la chute est importante, plus l'énergie déployée l'est aussi. C'est pourquoi un verre qui tombe du haut d'une armoire est plus susceptible de briser qu'un autre qui ne tomberait que d'une table basse. Une voiture en mouvement est un exemple d’énergie mécanique (énergie cinétique).

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Le vent peut faire tourner les pales d'une éolienne.
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Le mouvement de l'eau fait tourner la roue d'un moulin à eau.
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D'autres formes d'énergie sont souvent mentionnées. Ces formes font davantage référence à leur source d'origine plutôt qu'à leur forme directement. Malgré qu'elles proviennent de différentes sources, on peut généralement les regrouper dans les quatre catégories décrites ci-haut. Par exemple:

• l'énergie éolienne est une forme d'énergie mécanique puisqu'elle implique le déplacement du vent;
• l'énergie hydraulique est une forme d'énergie mécanique puisqu'elle implique le déplacement de l'eau;
• l'énergie nucléaire est une forme d'énergie chimique puisqu'elle est reliée à l'énergie retrouvée dans le noyau des atomes;
• l'énergie solaire est une forme d'énergie rayonnante puisqu'elle est transportée par les ondes électromagnétiques émises par le Soleil;
• l'énergie électrique est une forme d'énergie mécanique puisqu'elle est reliée au déplacement des charges électriques dans les circuits;
• l'énergie géothermique est une forme d'énergie thermique puisqu'elle provient de la chaleur contenue dans la lithosphère;
• etc.

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Les exercices
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