L'énergie est un concept fondamental en physique et dans notre vie quotidienne, une force qui anime tout ce que nous faisons et définit la façon dont nous interagissons avec le monde qui nous entoure. De l’éclairage de nos maisons à l’alimentation de nos appareils électroniques, du déplacement des véhicules à la culture des cultures, l’énergie joue un rôle omniprésent et essentiel.
Définition de l'énergie
L'énergie est un concept fondamental en physique qui joue un rôle crucial dans notre compréhension de l'univers et de la manière dont nous interagissons avec lui. Dans sa forme la plus simple, l’énergie peut être définie comme la capacité d’effectuer un travail ou de provoquer des changements dans un système.
Cette définition, formulée par le physicien britannique James Prescott Joule au XIXe siècle, sous-tend toutes les branches de la physique et est essentielle à la compréhension d'un large éventail de phénomènes naturels.
Unités de puissance
L'énergie peut être mesurée en différentes unités, en fonction du système d'unités utilisé et du type spécifique d'énergie mesuré.
Voici un tableau avec certaines des unités énergétiques les plus courantes :
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Unité de puissance |
Symbole |
Équivalence Joule (approximative) |
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Joule |
J. |
1 joule |
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Calorie |
citron vert |
4 184 joules |
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Kilocalorie (kcal) |
kilocalories |
4 184 joules |
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électronvolt (eV) |
eV |
1,602 × 10 -19 joules |
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Watt-heure (Wh) |
quoi |
3 600 joules |
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Unité thermique britannique |
Btu |
1 055,06 joules |
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Joules par mole (J/mol) |
J/mol |
Varie selon le produit chimique |
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Kilowattheure (kWh) |
kWh |
3 600 000 joules (3,6 mégajoules) |
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Pieds-livres (ft-lbs) |
pi-lb |
1,35582 joule |
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pieds-livres (lb-ft) |
lb-pi |
1,35582 joule |
Types d'énergie
L’énergie n’est pas une entité unique et monolithique ; au lieu de cela, il se manifeste sous diverses formes et peut être classé en plusieurs types principaux.
Ici, nous explorons certains des types d’énergie les plus courants :
Énergie cinétique
C'est l'énergie associée au mouvement d'un objet. L'ampleur de l'énergie cinétique dépend de la masse de l'objet et de sa vitesse. Par exemple, une voiture en mouvement possède de l’énergie cinétique, et cette énergie augmente à mesure que sa vitesse augmente.
Énergie potentielle gravitationnelle
Cette forme d'énergie est liée à la position d'un objet dans un champ gravitationnel, comme l'énergie stockée par un objet en hauteur dans les airs. Plus un objet est haut, plus son énergie potentielle gravitationnelle est grande.
Énergie potentielle élastique
Elle est liée à la déformation élastique d'objets, comme un élastique tendu ou un ressort comprimé. Cette énergie est libérée lorsque l'objet reprend sa forme initiale.
Énergie mécanique
L'énergie mécanique est la somme de l'énergie cinétique et de l'énergie potentielle d'un système. Cette forme d'énergie est liée au mouvement et à la position des objets dans un système.
Énérgie thermique
Cela résulte des vibrations et du mouvement moléculaire dans un système. Plus un objet est chaud, plus son énergie thermique est grande. L'énergie thermique circule des objets les plus chauds vers les objets plus froids.
Énergie chimique
Il est stocké dans les liaisons chimiques des molécules et est libéré lors des réactions chimiques. Par exemple, l’énergie contenue dans les aliments est libérée lorsqu’elle est métabolisée dans le corps humain.
Énergie nucléaire
C'est l'énergie contenue dans le noyau des atomes. Il est libéré lors de réactions nucléaires, telles que la fission (division des noyaux) et la fusion (union des noyaux). L’énergie nucléaire est la force derrière le soleil et les bombes atomiques.
Énergie électrique
Cela vient du mouvement des électrons dans un conducteur. C’est le fondement de la technologie moderne et est utilisé pour alimenter les appareils électroniques, l’éclairage et bien plus encore.
Énergie électromagnétique
L'énergie électromagnétique est une forme d'énergie qui se propage par les ondes électromagnétiques, telles que la lumière visible, les micro-ondes, les rayons X et les ondes radio. Cette énergie est transportée par des champs électriques et magnétiques oscillants.
Énergie magnétique
Associé aux champs magnétiques et à leur capacité à travailler sur des objets magnétiques, tels que les moteurs électriques.
Énergie sonore
Il est généré par la vibration de particules dans un milieu, comme l'air ou l'eau. Notre sens de l’ouïe détecte cette énergie sous forme de son.
Principes fondamentaux de l'énergie
L'énergie suit deux principes fondamentaux :
Principe de conservation de l'énergie
Este principio establece que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo se transforma de una forma a otra o se transfiere de un sistema a otro en un sistema aislado.En otras palabras, la cantidad total de energía en un sistema aislado se mantiene constante con le temps.
Cela signifie que l’énergie totale initiale d’un système est égale à l’énergie totale finale, même si elle passe d’une forme à une autre.
Principe de transfert d'énergie
Le deuxième principe fondamental de l’énergie fait référence à la manière dont l’énergie peut être transférée d’un objet ou d’un système à un autre par le biais de différents processus. Cela signifie que l’énergie peut se déplacer d’un endroit à un autre et changer d’une forme à une autre.
Par exemple, lorsqu’une force est appliquée à un objet, un travail est effectué sur cet objet et de l’énergie mécanique lui est transférée. De même, l’énergie thermique peut circuler d’un objet plus chaud vers un objet plus froid jusqu’à ce qu’il atteigne l’équilibre thermique.
Le transfert d'énergie est également essentiel dans la production d'électricité, où l'énergie mécanique, thermique, chimique ou autre est convertie en énergie électrique qui peut être transportée et utilisée pour effectuer un travail.
Exemples d'énergie au quotidien
L'énergie est présente dans de nombreux aspects de notre vie quotidienne.
Voici quelques exemples de la façon dont l’énergie se manifeste dans les situations quotidiennes :
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Électricité domestique : L’énergie électrique est essentielle dans nos maisons pour alimenter les lumières, les appareils électroménagers, les ordinateurs, les chargeurs d’appareils, les téléviseurs et bien plus encore.
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Cuisine : Lors de la cuisson, nous utilisons l'énergie thermique pour chauffer les aliments sur des cuisinières, des fours à micro-ondes et d'autres appareils.
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Transport : Les véhicules, qu'il s'agisse de voitures, de trains, de bus ou de vélos électriques, ont besoin d'énergie pour se déplacer. Les voitures utilisent de l'essence ou de l'électricité, tandis que les trains peuvent être électriques ou diesel.
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Éclairage : L'énergie électrique est convertie en lumière dans nos lampes et ampoules pour éclairer nos maisons et nos rues.
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Centrale nucléaire – Les réacteurs nucléaires utilisent l’énergie nucléaire pour générer de l’énergie thermique et la convertir en énergie électrique.
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Chauffage et climatisation : Les systèmes de chauffage et de climatisation utilisent l’énergie thermique pour maintenir nos maisons à une température confortable.
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Électronique personnelle : les téléphones mobiles, les tablettes et les ordinateurs portables fonctionnent avec des batteries qui stockent l'énergie électrique.
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Aliments et boissons : L'énergie chimique contenue dans les aliments et les boissons fournit l'énergie nécessaire à nos activités quotidiennes.
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Lumière du jour : La lumière du soleil fournit un éclairage naturel pendant la journée et est également utilisée dans les systèmes d'énergie solaire pour produire de l'électricité.
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Transports publics : les systèmes de transports publics, tels que les métros et les tramways, utilisent l'énergie électrique et cinétique pour se déplacer.
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Sport et exercice : Les énergies cinétiques et potentielles sont impliquées dans la pratique des sports et des exercices, qu'il s'agisse de courir, de nager ou de soulever des poids.
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Divertissement : Les jeux vidéo, les films et les concerts nécessitent de l'énergie électrique pour fonctionner et profiter.
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Étudier et travailler : Les ordinateurs, les lumières et autres appareils électriques sont essentiels pour étudier et travailler dans les bureaux et les écoles.
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Transport de marchandises : les camions et les navires utilisent des combustibles fossiles pour transporter des marchandises au niveau local et mondial.
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Médecine : Les équipements médicaux tels que les appareils à rayons X et les IRM utilisent l'énergie électrique pour le diagnostic et le traitement.
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Communication : L'alimentation est essentielle dans les réseaux de communication, notamment Internet et les réseaux mobiles.
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Énergie renouvelable : Certaines personnes utilisent des systèmes d'énergie solaire ou éolienne chez elles pour produire de l'électricité de manière durable.