Formes d'énergie et conversions d'énergie

Indiquer la forme d'énergie que possède chacun de ces objets :

1. a) Un cerf-volant qui vole haut sur la plage.
2. b) L'eau stockée dans un barrage, en haut du mur.
3. c) Une pile neuve, pas encore utilisée.
4. d) La flamme d'un réchaud de camping.

Associer chaque forme d'énergie à son exemple et écrire les quatre couples complets :

1. a) Énergie nucléaire.
2. b) Énergie éolienne.
3. c) Énergie sonore.
4. d) Énergie électrique.

Exemples : la sonnette de la maison, un moulin à vent, la prise murale et le Soleil.

Yasmine prend un sandwich au petit-déjeuner, puis joue un match de handball, pendant lequel elle court et transpire beaucoup.

1. a) Quelle forme d'énergie les aliments du petit-déjeuner stockaient-ils ?
2. b) Nommer deux formes d'énergie en lesquelles son corps la transforme pendant le match.

Vera a posé son livre sur l'étagère la plus haute de la bibliothèque, comme le montre la figure.

1. a) Quelle forme d'énergie le livre possède-t-il parce qu'il est placé si haut ?
2. b) Si le livre tombe, en quelle forme d'énergie cette énergie se transforme-t-elle pendant la chute ?

À la fête du quartier, on a branché de grandes enceintes, comme celle de la figure.

1. a) Quelle forme d'énergie entre dans l'enceinte par le câble ?
2. b) Quelle forme d'énergie en sort et nous fait danser ?

Dans le jardin de Daniela, il y a un lampadaire solaire qui s'allume tout seul la nuit.

1. a) Quelle forme d'énergie reçoit-il du Soleil pendant la journée ?
2. b) Sous quelle forme cette énergie est-elle stockée dans la batterie du lampadaire ?
3. c) Écrire la chaîne de transformations que suit l'énergie la nuit, de la batterie jusqu'à la lumière.

Dans une centrale thermique, on brûle du gaz naturel pour produire de l'électricité. Le schéma de la centrale est le suivant :

La chaîne de transformations est dans le désordre :

1. a) Énergie électrique.
2. b) Énergie chimique du gaz.
3. c) Énergie cinétique de la turbine.
4. d) Énergie thermique de la vapeur d'eau.

L'écrire dans l'ordre avec des flèches, du gaz jusqu'au réseau électrique.

Compléter la phrase avec les mots manquants : « L'énergie ne se crée ni ne se détruit, elle ne fait que se $\dots$ d'une forme à $\dots$ ». Donner ensuite un exemple de la vie quotidienne où cela se produit.

Hugo descend une longue côte à vélo, sans pédaler, et freine en arrivant en bas, comme le montre la figure.

1. a) Quelle transformation d'énergie se produit pendant qu'il descend et prend de la vitesse ?
2. b) Lorsqu'il freine jusqu'à s'arrêter, en quelle forme d'énergie l'énergie cinétique se transforme-t-elle ?

Aïcha se balance sur une balançoire de plus en plus haut. La figure montre la balançoire au point le plus haut (A) et au point le plus bas (B).

1. a) Quelle forme d'énergie possède-t-elle au point le plus haut, où elle s'arrête un instant ?
2. b) Et quelle forme d'énergie possède-t-elle lorsqu'elle passe au point le plus bas ?
3. c) Si personne ne la pousse, elle monte de moins en moins haut. Quel « voleur » emporte une partie de l'énergie et sous quelle forme la convertit-il ?

Un ami vous dit : « Peu importe de laisser la lumière allumée, parce que l'énergie ne se détruit pas, elle se transforme seulement ».

1. a) Est-il vrai que l'énergie ne se détruit pas ?
2. b) Expliquer pourquoi ce raisonnement est tout de même faux : réfléchir à la forme d'énergie que devient celle de l'ampoule et à la possibilité de la réutiliser.
3. c) Ajouter un autre argument lié aux sources d'énergie ou à l'argent.

Dans une ancienne ampoule, sur chaque $100\ \text{J}$ d'énergie électrique, seuls $10\ \text{J}$ sont convertis en lumière. La figure montre ce flux d'énergie.

1. a) Combien de joules sont perdus sous forme de chaleur ?
2. b) Pourquoi se brûle-t-on en touchant une telle ampoule après qu'elle est restée allumée un moment ?

La lampe de camping de Bruno fonctionne avec des piles.

1. a) Écrire la chaîne de transformations complète, de l'énergie stockée dans la pile jusqu'à la lumière émise.
2. b) En plus de donner de la lumière, l'ampoule chauffe un peu : quelle autre forme d'énergie apparaît ?

Une vieille ampoule transforme $100\ \text{J}$ d'énergie électrique en $10\ \text{J}$ de lumière. Une ampoule LED transforme les mêmes $100\ \text{J}$ en $40\ \text{J}$ de lumière. La figure compare le flux d'énergie des deux ampoules.

1. a) Quelle énergie chacune perd-elle sous forme de chaleur ?
2. b) Laquelle choisiriez-vous pour votre maison ? Justifier en utilisant les données.
3. c) En été, il fait chaud dans la maison. Expliquer pourquoi avoir beaucoup de vieilles ampoules allumées peut faire consommer encore plus d'énergie à la climatisation.

Un radiateur électrique de $2\ \text{kW}$ est allumé pendant $3\ \text{h}$. Quelle énergie consomme-t-il ? L'exprimer en $\text{kWh}$.

Un lave-linge de $2\ \text{kW}$ effectue un lavage qui dure $1,5\ \text{h}$.

1. a) Quelle énergie consomme-t-il, en $\text{kWh}$ ?
2. b) Si le kilowattheure coûte $0,20\ \text{€/kWh}$, combien coûte ce lavage ?

Le four à micro-ondes de la maison a consommé $7,2\cdot10^{6}\ \text{J}$ en un mois. Sachant que $1\ \text{kWh} = 3,6\cdot10^{6}\ \text{J}$ :

1. a) Combien de $\text{kWh}$ a-t-il consommés ?
2. b) Combien a coûté ce mois de micro-ondes, à $0,20\ \text{€/kWh}$ ?

La maison de la famille de Hugo a des panneaux solaires qui produisent $8\ \text{kWh}$ par jour, mais la maison consomme $11\ \text{kWh}$ par jour.

1. a) Combien de $\text{kWh}$ achètent-ils chaque jour au réseau électrique ?
2. b) Combien de $\text{kWh}$ achètent-ils en un mois de $30$ jours ?
3. c) Combien coûtent ces kilowattheures, à $0,20\ \text{€/kWh}$ ?

Dans des montagnes russes, la rame est arrêtée en haut d'une colline de $30\ \text{m}$ puis descend jusqu'presque au sol, comme le montre la figure.

1. a) Décrire la transformation d'énergie qui se produit pendant la descente.
2. b) S'il n'y avait absolument aucun frottement, jusqu'à quelle hauteur pourrait-elle monter sur la colline suivante ? Pourquoi ?
3. c) Dans la réalité, elle monte toujours un peu moins haut. En quoi l'énergie qui « manque » s'est-elle convertie ?

Une voiture électrique est rechargée dans une maison équipée de panneaux solaires, comme le montre la figure.

1. a) Écrire la chaîne de transformations complète, de la lumière du Soleil jusqu'au mouvement de la voiture. Elle doit comporter au moins quatre formes d'énergie.
2. b) Indiquer deux moments de cette chaîne où de l'énergie est perdue sous forme de chaleur.
3. c) Certaines voitures électriques rechargent un peu la batterie en freinant. Quelle transformation d'énergie utilisent-elles pour cela ?

La Station spatiale internationale possède d'énormes panneaux solaires et aussi de grosses batteries.

1. a) Elle fait un tour de la Terre toutes les $90\ \text{min}$ et une partie du trajet se fait dans l'ombre. Pourquoi a-t-elle besoin de batteries si elle a déjà des panneaux ?
2. b) Écrire la chaîne de transformations de la lumière du Soleil jusqu'à l'ordinateur de bord lorsque la station est dans l'ombre.
3. c) Les ordinateurs et les appareils chauffent : quelle forme d'énergie est en excès et doit être évacuée dans l'espace ?

Une centrale hydroélectrique réversible pompe la nuit de l'eau d'un lac bas vers un lac haut, en utilisant l'électricité bon marché en excédent. Le jour, elle lâche l'eau et produit de l'électricité. Le schéma de l'installation est le suivant :

1. a) Écrire la chaîne de transformations de la nuit, quand l'eau monte, et celle du jour, quand elle descend.
2. b) Dans le processus, un peu d'énergie est perdue sous forme de chaleur. Cela contredit-il l'idée que l'énergie se conserve ? Expliquer.
3. c) Si elle perd de l'énergie, pourquoi la centrale a-t-elle intérêt à fonctionner ainsi ? Penser au fait que l'électricité n'a pas la même valeur à $3$ du matin qu'à $8$ de l'après-midi.

Une gymnaste saute sur un trampoline élastique.

1. a) Quelle forme d'énergie possède-t-elle au point le plus haut du saut ?
2. b) Décrire les transformations complètes depuis la chute jusqu'à la remontée : que devient l'énergie quand le trampoline s'étire et quand il se détend ?
3. c) Pour monter de plus en plus haut, la gymnaste « pousse » avec les jambes à chaque rebond. D'où son corps tire-t-il cette énergie supplémentaire ?

Le vent fait tourner le moulinet coloré que Nicolas a planté dans le jardin, comme le montre la figure.

1. a) Quelle forme d'énergie l'air en mouvement possède-t-il ?
2. b) Quelle forme d'énergie les pales du moulinet possèdent-elles lorsqu'elles tournent ?