Énergie : formes, conversions et chaînes énergétiques

Complète avec la forme d’énergie.

1. Une boule de pétanque qui roule sur le gravier possède de l’énergie .
   Elle est en mouvement : énergie cinétique.
2. Un bol de riz contient de l’énergie .
   Un aliment stocke de l’énergie chimique, libérée par la digestion.
3. La lave qui sort d’un volcan possède de l’énergie .
   Elle est très chaude : énergie thermique.
4. Un vase posé en haut d’une bibliothèque possède de l’énergie de .
   Il est en hauteur : énergie de position (énergie de pesanteur en 6ᵉ).
5. La lumière d’un feu tricolore transporte de l’énergie .
   La lumière transporte de l’énergie lumineuse.
6. Les noyaux des atomes d’une pastille d’uranium contiennent de l’énergie .
   L’énergie contenue dans le noyau des atomes est l’énergie nucléaire.

Compare, puis complète.

1. Un cargo de 40 000 t et un chalutier de 100 t naviguent tous les deux à 20 km/h. Celui qui a le plus d’énergie cinétique est le .
   Même vitesse : c’est la masse qui départage. Le cargo, 400 fois plus lourd, a le plus d’énergie cinétique.
2. Le même ballon de football est frappé une fois à 30 km/h, une autre fois à 70 km/h. Son énergie cinétique est la plus grande à km/h.
   Même objet : plus il va vite, plus son énergie cinétique est grande, donc à 70 km/h.
3. Une pastèque de 4 kg et une pomme de 200 g sont posées sur la même table. Celle qui a le moins d’énergie de position pèse g.
   Même altitude : la plus légère a le moins d’énergie de position, la pomme de 200 g.
4. Pendant la chute d’une pierre depuis un pont, son énergie de position diminue et son énergie augmente.
   Elle perd de l’altitude et gagne de la vitesse : son énergie de position est convertie en énergie cinétique.
5. Les deux énergies de transfert sont l’énergie électrique et l’énergie .
   Électrique et lumineuse n’existent que pendant leur passage ; les cinq autres formes peuvent être stockées.

Raisonne, puis complète.

1. Pour comparer l’énergie cinétique d’un tracteur et d’un vélo, il faut connaître leurs vitesses et leurs .
   L’énergie cinétique dépend de la vitesse ET de la masse : la vitesse seule ne suffit pas pour deux objets différents.
2. Deux wagons identiques, l’un vide, l’autre chargé de sable, roulent à la même vitesse. Celui qui a le plus d’énergie cinétique est le wagon .
   Même vitesse, mais le wagon chargé a une masse plus grande : il a plus d’énergie cinétique.
3. On ne voit pas l’énergie : on la repère par ses , comme un mouvement, un échauffement ou de la lumière.
   L’énergie n’est pas une matière : on la repère par ses effets.
4. Un parachutiste descend à vitesse constante : son énergie cinétique ne change pas, mais son énergie de position .
   Son altitude baisse, donc son énergie de position diminue ; comme sa vitesse ne change pas, cette énergie est dissipée sous forme thermique, par frottement avec l’air.
5. La batterie chargée d’une tablette stocke de l’énergie .
   Une batterie stocke de l’énergie chimique, qu’elle convertit en énergie électrique quand on utilise la tablette.

Réservoir ou convertisseur ? Complète.

1. La cuve de fioul d’une maison est un .
   Elle stocke de l’énergie chimique : c’est un réservoir.
2. Le moteur d’un tapis de course est un .
   Il reçoit de l’énergie électrique et fournit de l’énergie cinétique : c’est un convertisseur.
3. Un sandwich est un d’énergie chimique.
   Un aliment stocke de l’énergie chimique : c’est un réservoir.
4. Le panneau photovoltaïque d’un satellite est un .
   Il convertit l’énergie lumineuse en énergie électrique : c’est un convertisseur.
5. L’alternateur d’une voiture reçoit de l’énergie cinétique et fournit de l’énergie .
   Un alternateur convertit l’énergie cinétique en énergie électrique.

Écris « transfert » ou « conversion ».

1. Le courant électrique passe de la prise au chargeur d’un téléphone : c’est un .
   L’énergie change d’objet sans changer de forme : transfert électrique.
2. Dans un fer à lisser, l’énergie électrique devient de l’énergie thermique : c’est une .
   L’énergie change de forme : conversion.
3. La chaîne d’un vélo fait passer l’énergie cinétique du pédalier à la roue arrière : c’est un .
   L’énergie reste cinétique et change d’objet : transfert mécanique.
4. Une bouillotte réchauffe les pieds d’un enfant dans son lit : c’est un thermique.
   L’énergie thermique passe de la bouillotte, plus chaude, aux pieds, plus froids : transfert thermique.
5. Dans les feuilles d’un chêne, l’énergie lumineuse devient de l’énergie chimique : c’est une .
   L’énergie change de forme (photosynthèse) : conversion.

Complète chaque phrase rigoureuse.

1. Dans une lampe à huile, l’énergie de l’huile est convertie en énergie lumineuse et en énergie thermique.
   L’huile peut brûler : elle stocke de l’énergie chimique, que la flamme convertit en lumière et en chaleur.
2. Dans une centrale hydroélectrique, l’énergie de position de l’eau retenue par le barrage est d’abord convertie en énergie quand l’eau descend dans les conduites.
   L’eau perd de l’altitude et gagne de la vitesse : énergie cinétique, que la turbine et l’alternateur convertissent ensuite en énergie électrique.
3. On dit qu’une centrale « produit » de l’électricité ; en physique, on dit qu’elle une énergie en énergie électrique.
   Une centrale ne crée pas d’énergie : elle convertit une énergie en énergie électrique.
4. Un chauffe-eau solaire convertit l’énergie lumineuse en énergie .
   Il chauffe l’eau : énergie thermique.
5. Quand on recharge une batterie, l’énergie électrique est convertie en énergie .
   La batterie stocke l’énergie sous forme chimique.

Voici la chaîne énergétique d’une lampe de bureau à DEL. Complète.

1. Sur la flèche (1), on écrit : énergie .
   Le réseau fournit à la lampe de l’énergie électrique.
2. Sur la flèche (2), qui mène au bureau éclairé, on écrit : énergie .
   L’énergie utile d’une lampe est l’énergie lumineuse.
3. Sur la flèche (3), qui mène à l’air ambiant, on écrit : énergie .
   La lampe tiédit : l’énergie dissipée est thermique.
4. La lampe, dessinée dans un rectangle, est le de cette chaîne.
   Elle change la forme de l’énergie : c’est le convertisseur.

Un fauteuil roulant électrique avance grâce à un moteur alimenté par une batterie ; le moteur fait tourner les roues et tiédit. Complète sa chaîne énergétique.

1. Le réservoir de cette chaîne est la .
   La batterie stocke l’énergie (sous forme chimique) : c’est le réservoir, dans un ovale.
2. La batterie transfère au moteur de l’énergie .
   Le courant transfère de l’énergie électrique au moteur.
3. L’énergie utile fournie par le moteur aux roues est l’énergie .
   Les roues tournent : énergie cinétique, l’énergie utile.
4. L’énergie dissipée par le moteur est surtout l’énergie .
   Le moteur tiédit : énergie thermique, dissipée dans l’air autour.

Dans une centrale à biomasse, on brûle du bois dans une chaudière ; la vapeur produite fait tourner une turbine reliée à un alternateur, qui fournit de l’électricité au réseau. Complète la chaîne : bois → chaudière → turbine → alternateur → réseau.

1. Énergie stockée dans le bois : énergie .
   Le bois peut brûler : énergie chimique.
2. Énergie transférée par la vapeur, de la chaudière à la turbine : énergie .
   La vapeur est très chaude : énergie thermique.
3. Énergie transférée par l’axe de la turbine à l’alternateur : énergie .
   L’axe tourne : énergie cinétique.
4. Énergie fournie par l’alternateur au réseau : énergie .
   L’alternateur convertit l’énergie cinétique en énergie électrique.
5. Les fumées chaudes et l’eau de refroidissement emportent une énergie dissipée : l’énergie .
   Une grande partie de l’énergie est dissipée sous forme thermique dans l’environnement.

Convertis.

1. 3,2 kJ = J
   3,2 × 1 000 = 3 200 J.
2. 7 500 J = kJ
   7 500 ÷ 1 000 = 7,5 kJ.
3. 1,8 MJ = kJ
   1,8 × 1 000 = 1 800 kJ.
4. 380 kJ = MJ
   380 ÷ 1 000 = 0,38 MJ.
5. 0,06 kJ = J
   0,06 × 1 000 = 60 J.
6. L’unité officielle de l’énergie est le .
   Le joule, de symbole J.

Même unité d’abord : complète.

1. 0,3 MJ = kJ, ce qui permet de le comparer à 280 kJ.
   0,3 × 1 000 = 300 kJ, plus que 280 kJ.
2. 1,5 kJ + 700 J = J
   1,5 kJ = 1 500 J ; 1 500 + 700 = 2 200 J.
3. Une étiquette de lait entier indique 270 kJ pour 100 mL. Un verre de 200 mL apporte kJ.
   200 mL, c’est deux fois 100 mL : 270 × 2 = 540 kJ.
4. Ce verre de lait apporte donc J.
   540 × 1 000 = 540 000 J.
5. La plus petite des trois énergies 6 kJ ; 5 900 J ; 0,0061 MJ vaut J.
   En joules : 6 000 J ; 5 900 J ; 6 100 J. La plus petite est 5 900 J.

Ordres de grandeur : complète.

1. 100 g de chocolat au lait apportent environ 2 300 kJ, soit environ MJ.
   2 300 ÷ 1 000 = 2,3 MJ.
2. Avec 1 J, on soulève environ 100 g d’un mètre. Pour soulever un sac de 1 kg d’un mètre, il faut donc environ J.
   1 kg = 1 000 g, c’est 10 fois 100 g : environ 10 J.
3. Soulever ce même sac de 1 kg de 3 m demande environ J.
   Trois fois plus haut : 10 × 3 = 30 J environ.
4. Brûler 1 L d’essence libère environ 32 MJ, soit kJ.
   32 × 1 000 = 32 000 kJ.
5. Ces 32 MJ couvrent environ jours d’apport de référence d’un adulte (8 400 kJ par jour), arrondi à l’unité.
   Même unité : 32 MJ = 32 000 kJ ; 32 000 ÷ 8 400 ≈ 3,8 : environ 4 jours.

Fais le bilan d’énergie : complète.

1. Un moteur reçoit 500 J et fournit 350 J d’énergie cinétique. Énergie dissipée : J
   500 − 350 = 150 J, surtout sous forme thermique.
2. Une lampe de chevet reçoit 40 J et dissipe 38 J sous forme thermique. Énergie lumineuse fournie : J
   40 − 38 = 2 J.
3. Un convertisseur fournit 120 J d’énergie utile et 80 J d’énergie dissipée. Il a reçu J.
   Reçue = utile + dissipée : 120 + 80 = 200 J.
4. L’énergie ne se crée pas et ne pas : elle se transfère et se convertit.
   C’est la conservation de l’énergie : elle ne disparaît pas.

Calcule le rendement (en %).

1. Le moteur électrique d’un ascenseur reçoit 2 000 J et fournit 1 700 J d’énergie utile. Rendement : %
   1 700 ÷ 2 000 × 100 = 85 %.
2. Un panneau photovoltaïque reçoit 400 J d’énergie lumineuse et fournit 80 J d’énergie électrique. Rendement : %
   80 ÷ 400 × 100 = 20 %.
3. Une centrale au gaz moderne reçoit 500 MJ d’énergie chimique et fournit 290 MJ d’énergie électrique. Rendement : %
   290 ÷ 500 × 100 = 58 %.
4. Un rendement est toujours inférieur à %.
   Un convertisseur ne peut pas fournir plus d’énergie qu’il n’en reçoit : moins de 100 %.

Raisonne, puis complète.

1. Pendant sa charge, la batterie d’un vélo électrique stocke 1 800 kJ et dissipe 150 kJ en tiédissant. Elle a reçu kJ.
   Reçue = stockée + dissipée : 1 800 + 150 = 1 950 kJ.
2. Le moteur d’une pompe a un rendement de 50 % et reçoit 860 J. Il fournit J d’énergie utile.
   50 %, c’est la moitié : 860 ÷ 2 = 430 J.
3. Pour le même éclairage, la lampe qui dissipe le plus d’énergie thermique est la lampe à (DEL ou incandescence).
   La lampe à incandescence a un rendement d’environ 5 % : presque toute l’énergie reçue est dissipée sous forme thermique.
4. Dans l’expérience de Joule, l’énergie de position de la masse qui tombe finit en énergie de l’eau.
   L’eau s’échauffe : l’énergie est convertie en énergie thermique.