Physique Bac ES, La représentation visuelle.

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Séquence 3: Activités humaines et besoins d’énergie

- L’énergie interne d’un système est l’énergie désordonnée due à l’agitation des molécules qu’il contient, elle dépend de la température et de la phase (solide, liquide ou gaz) sous laquelle il se trouve. L’énergie mécanique d’un système peut être de l’énergie cinétique (due au mouvement) ou de l’énergie potentielle de pesanteur (si le système est placé en altitude).

-La puissance est le quotient de l’énergie E transférée d’un système à un autre par la durée ∆ t du transfert: P = E/∆t Dans le système international d’unités, les durées s’expriment en secondes (s), l’énergie s’exprime en joule (abréviation: J) et la puissance en watt (abréviation W). On exprime parfois la durée en heure et la puissance en kilowatt (kW). L’énergie est alors exprimée en kilowattheure.

- L’énergie peut passer d’un système à un autre sous forme de chaleur, sous forme de travail, sous forme d’énergie électrique ou par rayonnement.

- L’énergie peut être stockée sous forme d’énergie interne ou sous forme d’énergie mécanique, mais on peut dire aussi que les réactifs chimiques stockent de l’énergie sous forme chimique (ainsi le carbone, le pétrole, le gaz correspondent à une réserve d’énergie) et que l’uranium 235 (ainsi que tout autre noyau fissile) stocke de l’énergie nucléaire.

- L’énergie stockée par les réactifs chimiques peut être convertie en énergie électrique (accumulateurs, piles, piles à combustible).

- Il est très simple de convertir de l’énergie mécanique en énergie interne mais la transformation inverse est plus difficile : elle ne peut être totale car une partie reste sous forme d’énergie interne.

- Les différentes transformations d’énergie concernant le système étudié peuvent être représentées à l’aide des schémas de chaînes énergétiques.

- On appelle énergie fossile l’énergie qu’on obtient à partir de la matière organique qui s’est décomposée lentement au cours du temps pour donner du gaz naturel, du pétrole ou du charbon. Le pétrole est la source d’énergie la plus utilisée pour les transports. Le pétrole brut subit une distillation fractionnée dans les raffineries afin de séparer les différentes fractions. L’utilisation massive des énergies fossiles entraîne le rejet dans l’atmosphère d’énormes quantités de dioxyde de carbone, qui perturbent le fonctionnement de l’atmosphère.

- Lorsqu’on écrit un nucléide sous la forme: Z AX,

Z représente le nombre de protons et A le nombre total de nucléons (protons et neutrons). Deux isotopes ont le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons.

- Certains noyaux sont radioactif: ils se transforment spontanément en émettant une particule et (ou) un rayonnement γ. L’activité A d’un échantillon radioactif mesure le nombre de désintégrations par seconde. Elle s’exprime en becquerel (Bq). On appelle demi-vie d’un nucléide la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux se sont transformés. La radioactivité est dangereuse, car les particules émises ainsi que le rayonnement γ peuvent léser les tissus biologiques qu’ils traversent.

- On appelle réaction de fission nucléaire l’éclatement, sous l’impact d’un neutron suffisamment lent, d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers avec production de plusieurs neutrons et on appelle réaction de fusion nucléaire la réunion en un seul noyau de deux noyaux très légers. Dans toute réaction nucléaire, il y a conservation de la charge électrique et conservation du nombre de nucléons.

- La diminution des ressources en énergie fossile et l’augmentation du coût de l’énergie entraînent un développement rapide des énergies renouvelables: énergie éolienne, énergie solaire, biomasse, énergie géothermique, énergie de la mer. Mais l’une des «ressources «principales devrait aussi être les économies d’énergie permises par l’obtention de meilleurs rendements et par une utilisation plus raisonnée: par exemple, un habitat conçu pour être moins gourmand en énergie, le développement de transports collectifs et le développement des pompes à chaleur.