Énergie et Puissance
Définition :
L’énergie est une grandeur physique qui quantifie le changement d’état d’un système.
Exemple : Pour faire chauffer de l’eau, il faut lui apporter de l’énergie.
Pour quantifier de l’énergie on utilise :
- le Joule en physique (J)
- la calorie en thermodynamique (cal)
- le watt-heure en électricité(Wh)
Elle vaut environ 4,185joules.
C'est une unité hors du système international (SI) qui n'est maintenant utilisée qu'en diététique pour exprimer la valeur énergétique des aliments.
Un watt-heure vaut 3 600 joules.
APPLICATION
Si on applique une force F à un objet pour le déplacer d’un point A vers un point B, il y a changement d’état (déplacement de l’objet de A vers B).
Pour cela, nous avons eu recourt à de l’énergie donc on peut retrouver la quantité grâce à la formule :
W=F×l
Lorsque la direction de la force fait un angle α avec le déplacement, l’équation de l’énergie devient :
W=F×l ×cosα
Transformation de l’énergie:
On peut trouver l’énergie sous 4 formes principales.Pour passer d’une énergie à l’autre, il faut des convertisseurs.
Principe de conservation de l’énergie :
Lorsqu’une énergie est transformée, d’une forme en une ou plusieurs autres formes, la somme des quantités d’énergies obtenues est égale à la quantité d’énergie initiale.
Wa=W1+W2
"Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme" (Lavoisier)
| 1 ≥ | W1+W2 |
Principe de dégradation de l’énergie :
Au cours d’une transformation d’énergie, il y a toujours apparition d’énergie thermique même si celle-ci n’est pas désirée.Conséquence :
La quantité d’énergie obtenue sous la forme souhaitée est toujours inferieure à la quantité d’énergie absorbée par le système, sauf dans le cas d’un chauffage électrique, qui est le seul cas, ou l’intégralité de l’énergie est transformée.
Puissance:
La puissance d’une machine se mesure par l’énergie qu’elle absorbe (ou fournit) par unité de temps :
| P = | W |
D’où la relation :
W= P × t
La puissance s’exprime en watt (W).
Le watt est la puissance d’une machine qui absorbe (ou fournit) une énergie de 1 J en 1s.
L’ancienne unité de puissance (encore utilisée) est le cheval(ch).
1 ch = 736W
En électricité, la puissance est définie par la relation :
P=U×I
Rendement:
Le rendement d’une machine est le rapport entre l’énergie utile qu’elle fournis par rapport à l’énergie absorbée.
On parle aussi maintenant d’efficacité énergétique.
Le rendement se note avec la lettre grec êta "η".
Le rendement est une valeur qui est forcément inférieur ou égale à 1.
Il n’y a pas d’unité au rendement puisqu’il s’agit d’un rapport entre 2 valeurs de même unité.
η≤1
| rendement = | η = | Wu | Wa |
Mais on peut aussi calculer le rendement en puissance :
| rendement = | η = | Pu | P1 |
Pour un ensemble de machine, le rendement global est :
| η = | Pu | × | P2 | × | P1 | = η1 × η2 × η3 | P2 | P1 | Pa |