Les formes d'énergies

L'énergie existe sous différentes formes. Bien que ces formes soient très variées, il y a bel et bien une grandeur mesurable commune entre toutes ces formes. L'énergie se conserve : on ne peut ni en créer, ni en supprimer. On peut cependant la déplacer, la stocker, ou la convertir d'une forme à l'autre.

L'unité de base pour quantifier l'énergie est le joule. (On entend aussi beaucoup parler du Watt, qui n'est pas une mesure d'énergie, mais de "puissance", qui correspond à une quantité d'énergie par unité de temps : 1 Watt correspond à 1 Joule pendant 1 seconde. Donc si j'utilise une ampoule qui consomme 1 Watt pendant 1 seconde, j'utilise 1 Joule. Si je l'allume pendant 1 minute, j'utilise donc 60 Joules.)

Quelques exemples

Énergie électrique

L'énergie électrique est très utilisée de nos jour pour le transport de l'énergie. En effet, l'électricité peut circuler dans des câble conducteurs, sans avoir à déplacer de matière.

Énergie cinétique

L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement. Elle est proportionnelle à vitesse et à la masse d'un objet. Ce mouvement peut être une translation, comme un bateau qui avance sur l'eau, ou une rotation, comme les pales d'une éolienne (ou les deux, comme une roue qui tour et avance en même temps.

L'énergie cinétique est une composante de l'énergie mécanique : l'énergie mécanique réunit l’énergie cinétique et les énergie potentielles d'un objet.

Énergie potentielle de pesanteur

Les énergie potentielle sont liée à l'état d'un objet. L'énergie potentielle de pesanteur est liée à l'altitude d'un objet lourd : Elle est proportionnelle à la hauteur et à la masse de l'objet. En effet, on peut constaté qu'il faut de l'énergie pour soulever une objet lourd. On peut aussi récupérer de l'énergie en faisant redescendre un objet. L'exemple typique est l'échange avec l'énergie cinétique : si je lance un objet à la verticale vers le haut, au départ, il a une faible altitude, puis il monte et perd de la vitesse. Il convertit son énergie cinétique en énergie potentielle de pesanteur. Puis, lors de la chute, il perd de l'altitude et gagne de la vitesse : la conversion s'inverse.

Énergie thermique

La chaleur est une forme d'énergie. On peut donc chauffer quelque chose en utilisant de l'énergie, ou au contraire récupérer l'énergie thermique d'un objet chaud. Cette énergie est proportionnelle à la température et à la masse de l'objet, donc plus un objet et lourd, plus il peut stocker d'énergie thermique.

Pour pouvoir récupérer l'énergie thermique d'une objet, on ne peut pas juste le refroidir, il faut pouvoir le refroidir en transmettant la chaleur vers un objet plus froid que l'on réchauffe. Par conséquence, on ne peut pas récupérer de l'énergie en refroidissant l'atmosphère afin d'avoir de l'énergie et combattre par la même occasion le réchauffement climatique. C'est aussi pour cela que les moteurs thermiques, qui fonctionne en chauffant grace à la combustion d'un carburant, doivent être constamment refroidis.

Le froid n'est pas une forme d'énergie : le froid est simplement l'absence de chaleur, donc l'absence d'énergie thermique. C'est pourquoi on peut fabriquer des radiateur électriques qui ne font que du chaud : ils convertissent de l'énergie électrique en énergie thermique. Mais on ne peut pas faire simplement du froid en utilisant de l’électricité : si on souhaite refroidir un endroit, il faut retirer l'énergie thermique, et la mettre ailleurs, c'est pourquoi une frigo rejette de la chaleur (à l'arrière du frigo), et une climatisation aussi (grace à un système à l'extérieur de la maison).

A l'échelle microscopique, l'énergie thermique correspond à l'agitation moléculaire de la matière, cette agitation, c'est de la masse en mouvement, c'est donc de l'énergie cinétique, mais à une échelle tellement petite qu'on la perçoit comme chaleur, et non comme mouvement !

Énergie "lumineuse"

L'énergie lumineuse est l'énergie de la lumière. (Un nom plus exact est l'énergie électromagnétique). C'est la forme sous laquelle l'énergie du soleil arrive sur Terre. On peut aussi en obtenir à partir d'une autre forme d'énergie, souvent de l'énergie thermique : en chauffant un objet, il émet de la lumière.

Énergie chimique

L'énergie chimique est de l'énergie liée dans la matière elle-même, aux molécules qui la constitue. Grâce à des réactions chimiques, on peut convertir certaines formes d'énergie en énergie chimique, au récupérer de l'énergie chimique sous une autre forme.

Exemples : Les batteries électrique ne stockent pas directement de l'énergie électrique. Quand on les charge, elles convertissent l'énergie électrique en énergie chimique, et font l'inverse lors de la décharge. Autre exemple : la combustion. Les combustibles contiennent tous de l'énergie chimique : bois, pétrole, charbon, gaz, etc. La combustion est une réaction chimique qui convertit cette énergie en énergie thermique.