I. Source, transfert et conversion d'énergie

Les notions de source et forme d'énergie ont été introduites dans la fiche de cours suivante :

Un transfert (ou transport) d'énergie se produit lorsque l'énergie est déplacée d'un système à un autre.
Exemple : l'énergie électrique est transférée de la prise à un appareil électroménager.

Une conversion d'énergie se produit lorsque l'énergie change de forme.
Exemples :
$\circ$ Lorsque la lampe est allumée, l'énergie chimique de la pile (ou de la batterie) est convertie en énergie électrique, puis en énergie lumineuse (grâce à l'ampoule à incandescence ou à la LED par exemple).
$\circ$ Dans une centrale hydroélectrique, l'énergie potentielle (ou de position $E_P$ ) de l'eau stockée dans un barrage est convertie en énergie cinétique ( $E_C$ ) lorsque l'eau tombe. Cette énergie cinétique est ensuite convertie en énergie mécanique ( $E_M$ ) par une turbine, puis en énergie électrique ( $E_{\text{élec}}$ ) par un alternateur.
$\circ$ Dans une centrale thermique (à charbon, fioul ou gaz), l'énergie thermique issue de la réaction de combustion est convertie en énergie mécanique (par la turbine), puis en énergie électrique (par l'alternateur).

Un bilan énergétique est une méthode permettant d'établir les évolutions de l'énergie dans un système en fonctionnement. Il permet de comprendre comment l'énergie est transférée et convertie dans un système.
Ce dernier doit établir :
$\circ$ Les sources d'énergie : ce sont les éléments qui fournissent de l'énergie au système. Par exemple, dans une voiture, l'essence est une source d'énergie chimique.
$\circ$ Les transferts d'énergie : ils décrivent comment l'énergie se déplace d'un endroit à un autre. Par exemple, dans une voiture, l'énergie chimique de l'essence est transférée au moteur.
$\circ$ Les conversions d'énergie : elles se produisent lorsque l'énergie change de forme. Par exemple, dans une voiture, l'énergie chimique de l'essence est convertie en énergie mécanique pour faire tourner les roues.

La loi de conservation de l'énergie stipule que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite, seulement convertie d'une forme à une autre. Cela signifie que la quantité totale d'énergie dans un système isolé reste constante.
Ce principe fut explicité en ces termes par Antoine LAVOISIER (1743-1794) : "Rien ne se perd, rien ne se créé, tout se transforme".

Un bilan énergétique peut être modélisé par le biais d’un(e) diagramme (ou chaîne) énergétique.
Convention :
$\circ$ Un système est représenté par une ellipse ;
$\circ$ Une source (ou réservoir) d’énergie est représentée par un rectangle (en précisant sa forme) ;
$\circ$ Un transfert d’énergie est représenté par une flèche (en précisant sa forme).

Exemple d'application :
La bouilloire électrique est un système à part entière :
$\circ$ La source d'énergie est l'électricité ;
$\circ$ L'énergie électrique est convertie en énergie thermique pour chauffer l'eau, par le biais d'une résistance chauffante ;
$\circ$ Le transfert d'énergie se fait de la prise électrique à la bouilloire ;
$\circ$ La conversion d'énergie se fait de l'énergie électrique à l'énergie thermique.

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Remarques :
$\circ$ La quantité d'énergie électrique consommée est égale à la quantité d'énergie thermique produite (en supposant le système parfaitement isolé), illustrant la conservation de l'énergie.
$\circ$ En réalité, le système n'étant pas parfaitement isolée, une partie de l'énergie thermique sera perdue dans le milieu extérieur (l'air environnant les parois de la bouilloire) et ne chauffera donc pas l'eau. Il sera vu au lycée qu'un système est souvent associé à une notion de rendement.

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