🔄 Les formes d'énergie et leurs convertisseurs
Une éolienne fabrique-t-elle de l'énergie ? Non : elle la transforme ! Ici, chaque objet cache une chaîne énergétique à trous. Place les bonnes étiquettes (cinétique, chimique, nucléaire…) et, au niveau 2, les bons convertisseurs, en évitant les intrus. Quand tout est juste, les grains d'énergie se mettent à rouler et changent de couleur à chaque convertisseur.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Chaque convertisseur reçoit une forme d'énergie et en fournit une autre : le moteur thermique reçoit de l'énergie chimique et fournit de l'énergie cinétique, l'alternateur reçoit de l'énergie cinétique et fournit de l'énergie électrique.
- Les grains d'énergie changent de couleur en traversant un convertisseur : c'est le changement de forme. Une partie part toujours vers la case « Pertes » : presque toujours de l'énergie thermique.
- Les grandes centrales (nucléaire, gaz, charbon) ont la même fin de chaîne : de la chaleur fait tourner une turbine, qui entraîne un alternateur. Seule la source change.
- Certains maillons transmettent l'énergie sans changer sa forme : le rotor de l'éolienne reçoit l'énergie cinétique du vent et la transmet sous forme d'énergie cinétique de rotation.
- La calculette donne la formule de chaque forme avec tes propres valeurs : tu peux comparer l'énergie d'une voiture lancée, d'un lac en altitude, d'une casserole d'eau chaude ou d'un gramme de matière.
Expériences à faire
- Quels objets se terminent par de l'énergie électrique ? Qu'ont en commun leurs derniers convertisseurs ?
- Au niveau 2, sauras-tu repérer les convertisseurs intrus pour la centrale au gaz ?
- Quel objet transforme de la lumière en énergie chimique ? Et lequel fait l'inverse en passant par l'électricité ?
- Dans la calculette, quelle vitesse doit avoir une voiture de 1 000 kg pour posséder autant d'énergie que 1 kg d'eau chauffée de 80 °C ?
- Avec « ✏️ Mon objet », construis la chaîne d'un objet de ta maison (grille-pain, trottinette, radio…).
La physique derrière l'animation
- Principales formes d'énergie : cinétique (mouvement), potentielle (position, par exemple en altitude), thermique (agitation des particules), chimique (liaisons des molécules), électrique, rayonnante (lumière) et nucléaire (noyaux des atomes).
- Un convertisseur transforme une forme d'énergie en une autre (moteur, alternateur, cellule photovoltaïque, lampe, résistance chauffante…). La chaîne énergétique relie la source, les convertisseurs et l'énergie utile.
- Conservation de l'énergie : Ereçue = Eutile + Epertes. L'énergie ne se crée pas et ne disparaît pas, elle change de forme ; les pertes sont surtout thermiques. Rendement : η = Eutile / Ereçue < 1.
- Formules : Ec = ½ m v² ; Epp = m g z ; Q = m c Δθ ; combustion Q = m × PC ; électrique E = U I Δt = P Δt ; rayonnante E = P Δt et, pour un photon, E = h ν = h c / λ ; nucléaire E = |Δm| c².
- Unités : l'énergie s'exprime en joules (J) ; 1 kWh = 3,6 × 106 J ; 1 eV = 1,60 × 10−19 J.
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