Activité 9 − Énergie, que deviens-tu ?

Mise en situation

• Quelles questions te poses-tu à propos de la situation ? • Émets une hypothèse. • Y a-t-il des indices susceptibles d’influencer la situation envisagée ? Si oui, lesquels ? Editions VAN IN

ENIGMA 2 © Éditions Van In, 2020

Énigme

• Formule une énigme à résoudre.

Investigation

Identifi ons l’impact des transformations d’énergie dans la vie de tous les jours par les eff ets que nous pouvons observer dans notre environnement.

1. Détermine les eff ets de l’électricité dans chacun des cas.

Les disques durs contiennent des aimants.

2. Quels sont les diff érents eff ets de l’énergie électrique ?

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3. Identifi e la forme d’énergie à l’origine de l’énergie thermique illustrée ci-dessous.

Panneaux solaires thermiques Décapeur thermique Braises Geyser

4. Cite une autre forme d’énergie à l’origine de l’énergie thermique.

5. De quoi dépend l’énergie thermique d’un corps ? 6. Ces trois appareils fonctionnent grâce à l’énergie électrique. Chauff age de terrasse Cuisinière électrique Sèche-cheveux a) Sous quelle forme l’énergie électrique est-elle transformée ? b) Quel mode de transfert de chaleur est utilisé dans les cas présentés ? c) Justifi e tes choix.Editions VAN IN

7. Dans les lampes à incandescence, l’énergie électrique transformée donnait 95 % de chaleur et 5 % de lumière. Ces lampes ont été remplacées par des ampoules LED où près des trois-quarts de l’énergie électrique consommée est transformée en lumière. Pourquoi a-t-on abandonné les ampoules à incandescence ?

8. Détermine le transfert d’énergie dans le cas de l’ampoule LED.

9. Y a-t-il eu perte d’énergie ?

10. L’énergie thermique est-elle utile ?

Énergie Dans certains cas, l’énergie thermique est de l’énergie « non désirée », c’est une forme d’énergie dégradée.

Voici le modèle d’une chaîne énergétique.

Réservoir

Réservoir Énergie Énergie transformée Énergie perdue Convertisseur Énergie Énergie transformée Énergie perdue ConvertisseurUn réservoir d’énergie est un dispositif qui emmagasine de l’énergie et qui permet son utilisation en temps différé. Énergie transformée Énergie perdue Convertisseur Le convertisseur réalise la conversion d’énergie. La flèche indique le transfert d’énergie. 11. Construis la chaîne énergétique d’un grille-pain. Editions VAN IN

12. Construis la chaîne énergétique d’une éolienne.

• Confronte ton hypothèse aux résultats de ton investigation.

Résolution de l’énigme

• Recopie l’énigme et réponds-y à partir de l’investigation.

Va à l’essentiel Tout dispositif technique en fonctionnement est le siège de transformations au cours desquelles l’énergie se . L’énergie peut se transformer d’une forme en une autre . L’énergie ou calorifique est l’énergie liée à l’agitation des molécules. L’énergie est l’énergie liée à un courant électrique. Applications 1. Relève les transformations d’énergie dans les appareils électriques suivants : Editions VAN IN • dynamo vélo : • radiateur électrique : • gaufrier : • ventilateur : • lecteur MP3 : • ordinateur : • télévision : • ampoule :

2. Lors du décollage d’une fusée, les moteurs consomment énormément de carburant (ergol) pour lui donner une vitesse suffisante et pour lui faire prendre de l’altitude.

a) Quelle forme d’énergie est stockée dans le carburant ?

b) Quelle est la forme d’énergie reçue par les moteurs ?

c) Quelle est la forme d’énergie convertie par les moteurs ?

3. Denis a acheté une trottinette électrique. Il la branche sur une prise pour recharger la batterie. Les panneaux photovoltaïques du toit fournissent l’électricité à la maison. Détermine la chaîne énergétique.

4. Alexandre a reçu un drone comme cadeau. Ce drone fonctionne sur des batteries. Il va dans le jardin pour le faire voler. Détermine la chaîne énergétique lorsqu’il l’utilise de nuit, car le drone est muni d’un éclairage.

5. Quelle est l’énergie utilisée par ta calculatrice ? Détermine le transfert énergétique.

6. Détermine la chaîne énergétique de ton smartphone éteint que tu es en train de recharger.

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7. Cite un (des) transformateur(s) permettant les transferts suivants :

a) É. électrique → É. thermique : b) É. chimique → É. mécanique :

c) É. musculaire/mécanique → É. mécanique : d) É. chimique → É. électrique et thermique :

8. Détermine la chaîne énergétique correspondant aux phrases suivantes.

a) Thomas a relié la roue de la cage de son hamster à un alternateur et connecte une lampe pour éclairer son ordinateur.

b) Les panneaux photovoltaïques de la maison fournissent l’électricité nécessaire au fonctionnement des lampes.

9. Invente une chaîne énergétique et trouve un exemple de la vie quotidienne qui y correspond.

10. Quelles sont les transformations d’énergie lorsque tu pédales à vélo pour éclairer la route ?

11. Quelles sont les sources d’énergie présentes sur Mars capables de produire de l’énergie électrique ? Imagine un système pour chacune.

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À RETENIR

à Le Soleil est la seule source d’énergie reçue sur Terre. à L’énergie thermique ou calorifique, appelée chaleur, est l’énergie liée à l’agitation des molécules d’un corps. Plus elles sont agitées, plus le corps contient de l’énergie thermique. à La chaleur passe spontanément d’un corps le plus chaud vers le corps le plus froid. Un équilibre thermique s’établit entre les corps. à L’énergie thermique peut être transférée de trois façons différentes : o par conduction : la matière constitue le support permettant le transfert d’énergie. Les molécules jointives d’un solide transmettent leur mouvement d’agitation de proche en proche. La conduction est généralement associée à l’état solide. o par convection : la matière se déplace en transférant de l’énergie thermique. Les molécules d’un fluide (liquide ou gaz) transmettent leurs mouvements d’agitation (leur énergie) à d’autres régions du fluide. Les liquides et les gaz sont des convecteurs thermiques. o par rayonnement : tout corps émet des ondes dont la quantité et la nature dépendent de ses propriétés et de sa température. Ces ondes, reçues par un autre corps, peuvent provoquer de l’agitation moléculaire et donc augmenter son énergie thermique. L’énergie thermique peut être échangée dans le vide ou dans la matière par l’intermédiaire du rayonnement. à Un conducteur thermique permet le transfert d’énergie thermique par conduction. Généralement, les métaux sont d’excellents conducteurs de la chaleur. à Un isolant thermique est un corps qui ne permet pas ou pas bien le transfert d’énergie thermique par conduction. Par exemple, le bois, le verre et le plastique conduisent mal la chaleur. L’air immobile est un excellent isolant thermique. Un bon isolant thermique doit : o être mauvais conducteur de la chaleur, limiter la conduction ; o être un obstacle aux courants de convection ; o ne pas se laisser traverser par les ondes, donc empêcher le rayonnement. à La température est une grandeur physique qui indique de manière objective l’énergie thermique contenue dans un corps. Elle se mesure à l’aide d’un thermomètre. à Une échelle thermométrique est une échelle graduée permettant de mesurer la température d’un corps. à L’échelle Celsius a comme « zéro » la température de fusion de la glace fondante et comme « cent » la température d’ébullition de l’eau pure à la pression atmosphérique normale. Cet intervalle est divisé en 100 parties égales, d’où le nom de degré centigrade. à Un changement d’état est le passage d’un état physique de la matière à un autre à la suite d’une augmentation ou diminution de l’énergie thermique. Pour un corps pur, les changements d’état ont lieu à une température précise. Pendant toute la durée du changement d’état, la température ne varie pas malgré l’apport continu de chaleur, d’énergie thermique. Lors de tout changement d’état, il y a conservation de la masse. Cette température constante se traduit par un palier sur le graphique de l’évolution de la température en fonction du temps. La chaleur fournie à un corps pur peut élever sa température ou provoquer un changement d’état. à La fusion est le passage de l’état solide à l’état liquide à la suite d’un apport d’énergie thermique. à La solidification est le passage de l’état liquide à l’état solide à la suite d’une perte d’énergie thermique.

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à La condensation (liquéfaction) est le passage de l’état gazeux à l’état liquide à la suite d’une perte d’énergie thermique. à La vaporisation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux. Elle peut se faire de deux manières : o par évaporation : vaporisation qui se passe à la surface libre du liquide à toute température ; o par ébullition : vaporisation qui se produit au sein même du liquide à une température donnée. à Les changements d’état sont des phénomènes réversibles. à Une source d’énergie désigne un objet ou un phénomène capable de délivrer de l’énergie. Le Soleil et le moteur à combustion sont des sources d’énergie. à Tout dispositif technique en fonctionnement est le siège de transformations au cours desquelles l’énergie se conserve. à L’énergie peut se transformer d’une forme en une autre forme.

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