Énergie stockée dans un barrage

Cette activité permet d’étudier une chaîne énergétique complète en partant de l’eau du barrage pour aller jusqu’à l’appareil électrique, et donc de calculer le rendement global du système. Chaque conversion énergétique entraîne des pertes plus ou moins importantes, les rendements des dispositifs ne sont pas égaux à 1.

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Nous vivons de transformer la matière

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Nous vivons de transformer la matière, pour en faire des biens et des services. Les chasseurs-cueilleurs disposaient de leurs bras et de leurs jambes pour cela, nous disposons aujourd’hui de machines qui effectuent ces transformations à notre place, en utilisant des matériaux primaires qu’on appelle des sources d’énergie. Le terme « industrie » désigne les modes de production depuis que les sources d’énergie sont devenues les sources fossiles (charbon, pétrole et gaz), c’est-à-dire des sources d’énergie concentrée : un litre d’essence contient 20 fois plus d’énergie qu’un humain peut en fournir en une journée de travail. Chaque habitant d’un pays riche mobilise en machines environ 250 fois l’énergie qu’un corps humain est capable de développer. Chacun de nous dispose ainsi de centaines d’esclaves énergétiques qui assurent notre niveau de vie. Si nous percevons aujourd’hui les limites de la planète, c’est en raison de la redoutable efficacité avec laquelle nous sommes capables de mobiliser des sources d’énergie pour nos usages.

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La Terre, un carrefour énergétique

La Terre est un lieu de transfert d’énergie. Elle reçoit un flux d’énergie venant du Soleil, mais elle génère également de l’énergie. L’exploitation de ces stocks permet de satisfaire les besoins énergétiques humains.

*Quelle proportion de l'énergie présente sur Terre est exploitée ?*

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Différents stocks et flux énergétiques peuvent être identifiés sur Terre :

  • les stocks énergétiques : quantité d’énergie en réserve sous différentes formes (chimique, potentielle, etc.) ;
  • les flux énergétiques : quantité d’énergie transférée d’un stock à un autre, par unité de temps.
  • $\pu{1 g}$ d’uranium permet de produire théoriquement $\pu{72,6 GJ}$ par fission ;
  • $\pu{1 TJ} = \pu{10^3 GJ} = \pu{10^6 MJ} = \pu{10^9 kJ} = \pu{10^{12} J}$ ;
  • $\pu{1 t.e.p.}$ (tonne d’équivalent pétrole) $= \pu{4,19e10 J}$ ;
  • $\pu{1 kW⋅h}$ (kilowattheure) $= \pu{3,6E6 J}$ ;
  • $\pu{1 kcal}$ (kilocalorie) $= \pu{4184 J}$ ;
  • $\pu{1 W} = \pu{1 J⋅s-1}$ ;
  • $\pu{1 Gt}$ (gigatonne) $= \pu{10^3 Mt}$ (megatonne).
L’unité légale de l’énergie est le joule (J).

On appelle puissance l’énergie transférée en une seconde. $$\text{Puissance} = \dfrac{\text{Énergie transférée}}{\text{Durée du transfert}} $$

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