rudless.

L'énergie peut se transformer d'une forme en une autre.
les transformations d'énergie ont des applications pratiques et industrielles dont voici quelques unes:

\(1.\) Les transformations de l'énergie mécanique

L'énergie mécanique peut se transformer en :

• énergie calorifique (thermique)



Exemple

\(\implies\)Les frottements, l'échauffement des freins, le choc entre deux corps, la déformation d'un corps métallique, les étoiles filantes,etc


Loi du frottement

\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline f=k.F\\ \hline \end{array} \)
\(F : \quad force \ exerc\acute{e}e \ par \ le \ poids \ du \ mobile\)
\(k : \quad coefficient \ de \ frottement\)
\(f : \quad frottement\)

Exercice

\(\implies\) Un bloc de bois pesant \(170gf\) requiert une force de \(110gf\) pour glisser. Il est posé sur une surface en bois également.
Quel est le coefficient \(k\) de frottement?

Données : \(F=170gf; \quad f=110gf\)

Inconnue : \(k=?\)

Formule : \(f=k.F\implies k=\frac{f}{F}\)

Résolution

\(k=\frac{110}{170}=0,64\)
Le coefficient de frottement vaut \(0,64\)
Pourquoi il n'a pas d'unité? Bon, c'est tout simplement parce qu'il est le résultat d'un rapport de deux forces s'exprimant en des mêmes unités
et celles-ci se simplifient au moment de ce rapport.

• énergie électrique

Exemple

\(\implies\) Production du courant électrique dans la magneto, dans la dynamo, dans les alternateurs,etc

Dans les centrales hydroélectriques, l'énergie cinétique de la tribune est transformée en énergie électrique.

• énergie chimique

Exemple

\(\implies\) Dans les détonateurs, l'énergie mécanique est utilisée comme énergie d'activation pour déclencher la réaction chimique

\(2.\) Les transformations de l'énergie thermique

L'énergie thermique peut se transformer en :

• énergie mécanique

Exemple

\(\implies\) Dans la machine à vapeur, dans le moteur diesel, etc

• énergie électrique

Exemple

\(\implies\) Couple thermo-électrique et pile thermo-électrique utilisés surtout comme thermomètre, le pyromètre, etc

• énergie chimique

Exemple

\(\implies\) activation des processus chimiques par la chaleur et en général pour une augmentation de température de \(10°C\), la vitesse de
réaction chimique est doublée; décomposition des susbastances organiques.

• énergie rayonnante

Exemple

\(\implies\) Bougie, lampe à pétrole, lampe à incandescence (ampoule électrique), etc

\(3.\) Les transformations de l'énergie chimique

L'énergie chimique peut se transformer en :

• énergie mécanique

Exemple

\(\implies\) Explosion, dynamite, etc

• énergie thermique

Exemple

\(\implies\) Combustion, la flamme, etc

• énergie électrique

Exemple

\(\implies\) Piles électriques, accumulateurs, etc

Rendement d'un accumulateur

\(-\) Le Rendement en quantité \(RQ\) est le rapport entre la quantité d'électricité \(Q'\) fournie pendant la charge et la quantité d'électricité \(Q\)
reçue pendant la charge.
\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline RQ=\frac{Q'}{Q}\\ \hline \end{array} \)
\(Q' \ et \ Q \ en \ Ah \ ou \ en \ Coulomb\)

\(-\) Le Rendement en énergie \(RE\) est le rapport entre l'énergie \(E'\) fournie pendant la décharge et l'énergie \(E\) absorbée pendant la charge.
\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline RE=\frac{E'}{E}\\ \hline \end{array} \)
\(E' \ et \ E \ en \ Kwh \ ou \ en \ Joule\)

• énergie rayonnante

Exemple

\(\implies\) Luminescence (la photoluminescence, électroluminescence, chimioluminescence, la bioluminsence)

N.B: La Luminescence est l'action de produire des rayons lumineux sans chaleur (lumière froide)

\(4.\) Les transformations de l'énergie électrique

L'énergie électrique peut se transformer en :

• énergie mécanique

Exemple

\(\implies\) Moteur électrique, etc

• énergie thermique

Exemple

\(\implies\) Effet Joule appliqué dans les appareils de chauffage tels que le réchaud électrique, le fer à repasser électrique, le four électrique, etc

N.B : Par Effet Joule, on entend la Production de la chaleur dans une résistance parcourue par un courant électrique.

La quantité d'énergie électrique \(E\) transformée en chaleur dans une résistance vaut :
\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline E=U.I.t=I^2.R.t\\ \hline \end{array} \)
\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline U=I.R\\ \hline \end{array} \)
\(U:\quad tension \ en \ volt \ (V)\)
\(i: \quad intensit\acute{e} \ en \ amp\grave{e}re \ (A)\)
\(t: \quad temps \ en \ seconde \ (s)\)
\(R: \quad r\acute{e}sistance \ en \ ohm \ (\Omega)\)

\(Q \ en \ kcal\)
\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline Q=24.10^{-5}.I^{2}.R.t\\ \hline \end{array} \)


Exercice

\(\implies\) Un courant de \(2\) ampères passe pendant \(30\) minutes dans une résistance de \(250 \ ohms \(\omega)\). La quantité de chaleur
dégagée en kcal vaut?

Données :

\(I=2A; \quad t=30 min=30.60=1800s; \quad R=250\omega\)


Inconnue : \(Q \ en \ kcal\)

Formule : \(Q \ en \ kcal=24.10^{-5}.I^{2}.R.t\)

Résolution

\(Q=24.10^{-5}.2^{2}.250.1800\\\quad=24.10^{-5}.10^{3}.18?10^2\\\quad=24.10^{-5}.10^{5}.18\\\quad=24.18\\\quad=432kcal\)

• énergie chimique

Exemple

\(\implies\) électrolyse, charge d'un accumulateur, Production du cuivre électrolytique
\(\implies\) L'électrol est le phénomène de la décomposition d'une susbastance chimique par le courant électrique.

• énergie rayonnante

Exemple

\(\implies\)Les étincelles, les éclairs, tubes fluoresecnts, décharge dans les gaz rarefiés, décharge dans les gaz pression normale.

\(5.\) Les transformations de l'énergie rayonnante

L'énergie rayonnante est l'énergie portée par un rayonnement électromagnétique appelé onde électromagnétique.

Exemple

\(\implies\) La lumière visible, les rayons infrarouges, les rayons ultraviolets, les rayons \(x\), les rayons gamma (\(\gamma\)), les rayons cosmiques.

L'énergie \(q\) d'un photon appeleé quantum d'énergie vaut :
\( \begin{array}{|c|l|r|} \hline q=h.\Upsilon\ \hline \end{array} \)
\(\gamma\ :) fréquence de l'onde à laquelle appartient le photon en Hz
\(h :\) constante de \(Plank=6,62.10^{-34}\) si les unités sont en S.I
\(q: \) énergie d'un photon en joule (J).

On a aussi :
\(1. \begin{array}{|c|l|r|} \hline T=\frac{1}{\Upsilon}\\ \hline \end{array} \)
\(T:\) période en seconde (s).
\(2. \begin{array}{|c|l|r|} \hline \lambda=\frac{C}{\Upsilon}\\ \hline \end{array} \)
\(\lambda:\) longueur d'onde en mètre (m)
\(C:\) vitesse de la lumière en \(m/s\)

N.B: Les ondes électromagnétiques se propagent à une vitesse \(C=300000km/s\) (soit \(3.10^8m/s\))

Exercice

\(\implies\) Une radiation a une longueur d'onde de \(2\) micromètres. Quelle est sa fréquence?

Données : \(\lambda=2um=2.10^{-6}m\)

Inconnue : \(\Upsilon=?\)

Formule : \( \lambda=\frac{C}{\Upsilon}\implies \Upsilon=\frac{C}{\lambda}\\\)

Résolution

\(\Upsilon=\frac{3.10^8}{2.10^{-6}}=\frac{3.10^8.10^6}{2}=3.10^{14}{2}=1,5.10^{14}=15.10^{13}Hz\)
Sa fréquence vaut \(15.10^{13}Hz.\)

Les transformations

L'énergie rayonnante peut se transformer en :

• énergie mécanique
Ex: Radiomètre de Crookes, la queue des comètes

• énergie thermique
Ex: Rayonnement du soleil, fours solaires, effets de serre

• énergie électrique
Ex: La cellule photo-électrique utilisée pour la réproduction du son dans les films sonores dans les caméras de télévisions, l'ouverture automatique d'une porte, etc

• énergie chimique
Ex: La photosynthèse (des plantes vertes)

\(5.\) Les transformations en chaînes

Ce sont des transformations d'énergies qui se suivent

Exemple

\(\implies\)

• L'allumage d'une allumette se fait grâce à des transformations en chaîne qui ont lieu en un temps dépassant à peine une seconde
• La machine à vapeur
• Le moteur à combustion
• La centrale thermo-électrique
• Le microphone et le téléphone