Pourquoi ce blog?

Sciences et Philosophie étaient auparavant mélangées et ne formaient qu'un... Aujourd'hui c'est rarement le cas. Ce blog est conçu pour que tous les gens s'intéressant aux Sciences (spécialistes ou non) puissent interagir et donner leurs opinions sur cette chose étrange qui parait retranscrire la réalité en équations.

Benjamin Bradu

Ingénieur au CERN
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Spécialités : Cryogénie, automatique
et systèmes de contrôle
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Mardi 28 mars 2 28 /03 /Mars 10:59

Ces notions ont besoin, pour être bien définies, d'une 10aine de pages, alors je vais essayer de faire court pour les moins courageux?

Voir article énergie (supplément) pour une meilleure explication.

 

Une énergie permet de quantifier l’intensité d’un phénomène et se mesure en Joule (J). C’est une unité physique inventée par l’homme permettant de rendre compte du transfert « d’ énergie »  entre différents phénomènes. Avant d’écrire cet article j’avais l’impression de bien savoir ce qu’était l’ « énergie » car j’utilise cette notion tous les jours mais je me rends compte que c’est un concept très difficile à expliquer. J’ai utilisé le mot « énergie » pour définir l´ « énergie », pas terrible...

L’énergie peut prendre de nombreuses formes et peut passer d’une forme à une autre du moment qu’elle est conservée :

-         Energie mécanique : énergie cinétique provenant de la vitesse d’un objet, énergie potentielle (qui provient d’une différence d’énergie entre 2 positions)

-         Energie thermique, la chaleur est une énergie, ne surtout pas confondre avec la température

-         Energie électrique

-         Energie magnétique

-         Energie chimique

-         Energie nucléaire, Eolienne, Solaire

Un Joule correspond à l’énergie qu’il faut fournir à un objet de 102 grammes (genre une pomme) pour le soulever de un mètre.

Dans la vie de tous les jours, on a l’habitude de mesurer la valeur énergétique des aliments en calories (cal) : 1 cal = 4,18 J. Cela correspond à l’énergie sous forme de chaleur qu’il faut apporter à 1 gramme d’eau pour élever la température de l’eau de 14,5°C à 15,5°C. En fait, on utilise toujours par commodité des kilocalories ou grande Calorie (Cal, avec une majuscule), égale à 1000 calories, soit 4186 joules.

En physique des particules on ne parle pas en Joule mais en Electron-Volt (eV), soit l’énergie que possède un électron : 1eV = 0,0000000000000000001660217653 Joule. C’est à dire, à titre de comparaison que dans un tic-tac à seulement 2 Calories, il y a autant d’énergie que dans environ 50 427 milliards de milliards d’électrons. Donc quand on sait qu'au CERN l’énergie des collisions de particules seront à 14TeV, soit l’énergie la plus puissante jamais atteinte dans un accélérateur faisant tout de même 27km de long employant 5000 personnes, ça représente moins d’un millième de milliardième de tic-tac ! Bref, j’arrête mes calculs stupides, revenons à nos moutons…

Une puissance, c’est en fait une énergie par unité de temps, on dit que la puissance dérive de l’énergie. Une lampe de 80W signifie que la lampe fournit 80 Joules chaque seconde (en fait elle transforme l’énergie électrique sous forme d’énergie lumineuse et de chaleur).

Pour les voitures, on utilise encore une vielle unité : le cheval vapeur (cv) : 1cv=736W. Cette puissance correspond à la puissance d’un cheval soulevant une charge de 75kg en marchant au pas (environ 1m/s). Une 2cv possède donc une puissance de moins de 1,5kW alors qu’une Ferrari classique possède une puissance de 280 kW. Et oui, la puissance de la 2cv et de la Ferrari sont très différente mais pour aller de Paris à Marseille elles transformeront la même énergie (si elles prennent la même route).

Si on reprend l’exemple avec un panier de 10 pommes, il faut apporter 10J pour le soulever de un mètre. Si on le soulève de 1 mètre en 2 secondes, on a fournit une puissance moyenne de P=10/2 = 5W. En revanche si on refait l’expérience en 10 secondes, on aura du fournir une puissance moyenne de P=10/10 = 1W. On fournit donc la même puissance pour soulever une pomme de un mètre en une seconde que 10 pommes de un mètre en 10 secondes sauf que dans ce dernier cas on aura fournit 10 fois plus d’énergie, assez intuitif avec le langage courant!

Ce qu’il faut retenir de tout ça ? L’énergie est une chose qui se transmet aux différents objets pour les animer, les réchauffer, les aimanter… C’est toute une chaîne de transformation. Le meilleur exemple est la production d’électricité avec une dynamo sur un vélo : Le cycliste mange plein de tic-tac pour avoir un peu d’énergie, il transforme l’énergie du tic-tac en chaleur pour maintenir sa température corporelle et en énergie mécanique en pédalant. La roue du vélo possède alors cette énergie cinétique qu’elle va donner à la dynamo. Cette dernière transforme l’énergie mécanique en énergie électromagnétique qui va ensuite se transformer en énergie électrique. Pour finir l’ampoule effectue la transformation en énergie électromagnétique (en lumière). Evidemment j’ai fait simple, d’autres énergies représentant des pertes rentrent en considération normalement : les 2 Calories du tic-tac ne vont pas donner 2 Calories à l’ampoule. Enfin si vous savez comment, prenez contact avec moi et on dépose un brevet pour faire une voiture tic-tac : Au lieu d’aller faire le plein d’essence à la pompe on mettra des tic-tac dans le réservoir !

Par Benjamin Bradu - Publié dans : Thermo/Energie
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