4ᵉ · Technologie · Matériaux et énergie
Un objet technique a besoin d'énergie pour fonctionner. L'énergie ne se crée jamais et ne se détruit jamais : elle se transforme d'une forme en une autre. On distingue plusieurs formes : énergie électrique, mécanique, thermique (chaleur), chimique, lumineuse.
Dans un objet technique, l'énergie suit une chaîne d'énergie composée de 4 fonctions : alimenter (fournir l'énergie), stocker (la garder en réserve, comme une batterie), distribuer (la laisser passer ou non, comme un interrupteur), convertir (la transformer, comme un moteur qui transforme l'électricité en mouvement) et transmettre l'action vers l'objet à mettre en mouvement.
Les sources d'énergie sont renouvelables (soleil, vent, eau) ou non renouvelables (pétrole, charbon, gaz). Pour utiliser l'énergie plus tard, on la stocke : une batterie stocke de l'énergie chimique, un barrage stocke l'eau en hauteur (énergie de position). À chaque transformation, une partie de l'énergie est perdue, souvent en chaleur : c'est le problème du rendement.
À quoi sert de comprendre l'énergie ? Regarde autour de toi : ton téléphone, le vélo électrique, la voiture, l'éolienne au bord de l'autoroute. Tous transforment de l'énergie d'une forme à une autre.
Ton téléphone garde de l'énergie dans sa batterie, puis la transforme en lumière sur l'écran et en son dans le haut-parleur. Comprendre comment l'énergie se transforme et se stocke, c'est comprendre comment fonctionne presque tous les objets techniques du monde. Et c'est aussi la clé des grands défis d'aujourd'hui : produire de l'électricité propre et éviter le gaspillage.
L'énergie existe sous plusieurs formes différentes. L'énergie électrique circule dans les fils. L'énergie mécanique, c'est le mouvement, comme une roue qui tourne.
L'énergie thermique, c'est la chaleur. L'énergie chimique est stockée dans les piles ou l'essence. Et l'énergie lumineuse, c'est la lumière du soleil ou d'une lampe.
Le plus important à retenir : l'énergie ne se crée pas et ne disparaît pas, elle se transforme d'une forme en une autre. Par exemple, un panneau solaire transforme la lumière en électricité, et un moteur transforme l'électricité en mouvement.
Dans un objet technique, l'énergie ne circule pas n'importe comment : elle suit une chaîne d'énergie. Cette chaîne est faite de fonctions qui s'enchaînent. D'abord, alimenter : une prise ou une source fournit l'énergie.
Ensuite, on peut la stocker dans une batterie pour l'utiliser plus tard. Puis distribuer : un interrupteur laisse passer l'énergie ou la coupe. Ensuite convertir : un moteur transforme l'électricité en mouvement.
Enfin transmettre : des engrenages ou une courroie envoient ce mouvement vers la roue. Prenons une trottinette électrique : la batterie stocke, la gâchette distribue, le moteur convertit, la roue reçoit l'action.
Pourquoi faut-il stocker l'énergie ? Parce qu'on ne l'utilise pas toujours au moment où on la produit. Le soleil brille le jour, mais on veut de la lumière le soir : il faut donc stocker.
Une batterie stocke l'énergie sous forme chimique, puis la restitue en électricité. Un barrage stocke l'eau en hauteur : c'est de l'énergie de position. Mais attention, il y a un problème : à chaque transformation, une partie de l'énergie est perdue, le plus souvent en chaleur.
C'est ce qu'on appelle le rendement. Un bon objet technique gaspille peu : voilà pourquoi les ingénieurs cherchent à améliorer le rendement pour lutter contre le gaspillage.
12 des 33 questions de ce chapitre. Les réponses, et les explications de chacune, sont dans l'application.