La notion d'énergie est à présent bien acceptée, bien que non évidente, embrassant pour le néophyte tout ce qui n'est pas matière sensible, à commencer par les formes d'énergies bien perçues comme l'inertie/mouvement, la lumière, l'électrostaticité,... Il nous en faut plus comprendre et décrire des formes d'énergie encore moins sensibles, comme les radiations nucléaires, la tension superficielle ou l'hydrobicité,..
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-Définition de l'énergie au sens commun, par le langage et la culture: c'est ce qui est capable d'actionner ou transformer qqchose. Cela donne la base de le phyisuqe classique. Au sens moderne, l'énergie désigne d'abord les formes d'énergie utiles (cf), cad les carburants ou le nucléaire. Nous verrons apres un tour de sciences physique comme les reconsidérer, et meme des formes énergétiques (ou métaphoriques) comme l'énergie intellectuelle ou le chi!
-Definition générale: grandeur physique qui est detectée et mesurée par le travail qu'elle peut créer, cad par la transformation d'une forme d'énergie en un autre: par ex de matiere en.chimique en rayonnement en.lumineuse (ex LED) ou chaleur.en.thermique (combustion), de position (en.potentielle dans un champs -de gracité, électrique,...) en une autre et/ou vitesse en.potentielle différente; en.méca de mouvement), ...
-Définitions des formes d'énergie en physique classique, puis quantique et relativiste. /Universalis;fr (++ mais navigation nulle entre pages). On distinguera:
En.mécanique: En.potentielle, En.Cinétique (et inertielle),
Autre en.physiques classiques: En.radiatives (lumière, RX, Rad.Nucl.)
-Propriétés de l'énergie:
En.Thermodynamique: E. Interne, Travail, Chaleur, Principes TD (1r: conservation de l'energie d'un systeme; 2m: degradation entropique; reformulations: ...)
En.Quantique et Relativiste: introduction de la notion de d'En/à valeurs discrètes (quanta). Ex un électron en orbite ne peut port de l'énergie qu'n nombre fini de valeurs distinctes (correspondant aux orbites s p q...), ce qui contraste avec l'énergie qui peut adopter toutes les valeur continue pour un satellite marcroscopie (ex le lune).
/faire outil xls, et evtl page dédiée pour les sources/justifications d'équivallences energétiques; laisse ici 1 résumé3-20lignes & renvoi/
Cette section réuni diverses données de conversion entre formes d'énergie (précisons le, d'energie utile), qu'on pourra utilise comme "équivalents énergétiques":
2a: Équivalences energétiques sensibles pour l'homme (travail humain) | 2b: Équivalences énergétiques entre unités et formes d'énergie par les sciences dures.
*Intro/reflexion:
On utilise en général des équivalents d'énergie exprimés en énergie fossile (TeP/etrole, TeC/harbon: cf §2b infra), qui correspondent esstl à la chaleur sensible libérable par combustion de combustibles chimiques, en donc en énergie thermique puis éventuellement/au rendement près/ mécanique. Ceci est très utile avec des machines produisant un travail mécanique/à l'approximation près de leur rendement, typiquement entre 10 à 40%/, ou au global pour des économistes/financiers. Néanmoins ces équivalences deviennent fallacieuses avec certains machines ou plutôt dans le cadre de certains process, et en particulier pour convertir en énergie électrique ou plus encore pour comparer les usages électriques. Elles ne rendent par ailleurs pas sensible à l'homme-citoyen- ce que représente cette énergie, notamment pour les usages courants, si l'on ne bénéficiait pas de l'incroyable machine économique globale de son pays et même du monde, avec ses corolaires pollutions qui pour l'énergie sont massivement délocalisées /via le CO2 atmosphérique; via les inégalités sociales entre pays pauvres ou producteurs de gaz/pétrole, et pays 'développés' dopés à la consommation de biens produits primairement du moins majoritairement ailleurs.
Ces conversions présentent 2 limitations:
-Ces conversions 'technico-scientifiques' occultent que l'énergie thermique libérée par le combustible ne produit pas un travail comparable selon qu'une autre transformation, ou plusieurs!, produisent une perte inévitable d'énergie. Or 1kg de pétrole ne produit pas autant de chaleur brulé dans un maison /peu rafiné: mazout/ que dans un moteur de voiture que de plus aura un rendement 42%/avec du diesel ou 3six%avec de l'essence/IFPN/ . Son équivallent énergétique en charbon /1.5kg/ aura un rendement mécanique en général bien inférieur que ce qoi pour moteur pour produire du transport ou une machine outil /10à20%/. Leur conversion en électricité -forme d'énergie plus 'noble'- peut e faire idéalement avec 70% de rendement /cas d'une STEP/ mais avec <50% de rendement pour un groupe électrogène! (Ref. et en pratique <30% selon les conditions d'usage et incluant l'approv de carburant, l'entretien, sans compter l'énergie grise, 10% de charge capacitaire en fonctionnement continu,.../. Il y a des question d'entropie, d'efficacité des machines, d'efficience des processus et usages,... En pratique il est impossible d'adopter une conversion entre formes d'énergie/travail final, et ca reste difficile pour une appréciation réaliste de l'application désirée... sans étude spécifique. Une énergie utile ne vaut pas un autre, et cela depend des usages /type, quantité, fréquence/, en etendant l'analyse 'From Tank To Wheel'..
-les conversions chimico-physico-thermiques ne sont pas très parlante / sensible pour l'homme, car il faut admettre une notion d'énergie dans un sytème global qui le dépasse, et très éloigné de sa condition humaine et pratique: ceci occulte le rendement de la machine économico-sociale qui est incomparablement plus efficient -et evolutif, relatif aux sous systèmes, usages,...-, au prix de pollutions délocalisées. D'ou l'approche de vouloir comparer les formes d'énergie plutot au travail physique primaire d'un homme /durée x puissance/ qui serait nécessaire pour extraire le pétrole ou charbon ou gaz de la Terre et les traiter en combustible, le transporter, et l'utiliser, avec ses seuls moyens d'hommes physique. Ce 'travail physique primaire' est débarrassé d'intrans technologiques que l'individu ne sauraient mettre lui meme en place dans sa condition, mais néanmoins peut bénéficier de supports ou savoir technologiques déjà amortis ou que l'individu peut mobiliser cad metttre en place /seul/. Un tel 'travail physique primaire' est une évaluation relative à sa/la condition humaine individuelle 'naturelle', qu'on souhaite préserver en harmonie ou du moins équilibre durable dans la Nature, et non relative à une condition humaine collective /de plus en plus qui échappe au controle; qui suppose des choix non universels; .... Pychologiquement, c'est plus rassurant de pouvoir mesurer l'énergie à l'aune de l'effort physiques qu'on sera pret à developper, sans impliquer un système qu'on sait ne pas contorler, polluant. Sociologiquement aussi, cet effort physique primaire utilisé comme cout de l'energie a/ doit cultiver un sens écoresponsable dans ses choix et activités ; b/ le differentiel entre cet effort physique pour 'produire'/extraire/' 'soi-meme' 1KWh ou TEP ou TEC et l'effort/cout économique de cette énergie, fait apprécier l'efficacité de sa société, donc pourra contribuer à developper un sentiment d'adhésion. Au jour le jour avec ces conversion du 'cout' des energies, du travail, des objets achetés, ... au lie de Kwh ou TEP ou Euro/dolard, nous reflechirions plus: " Suis-je/serais-je prêt à fourni tel effort physique pour tel usage (se chauffer, s'éclairer, se déplacer ou déplacer qqchose, creuser, cultiver un légume,...)?
Une objection a cette approche critiquera que le travail physique primaire d'un homme souffre d'une relativité qualitative analogue à ce qu'on peut décrier dans l'approche/conversions/couts classiques de l'énergie: un travail physique puissant et bref vaut ou ne vaut pas selon les personnes et le contexte, un travail moins intense mais plus durable. Nous aborderons cela, et trouverons que cela reste preférable de porter cette appréciation qualitative/relativiste au niveau de chaque individu, plutot que dénaturer cette relativité énergétique au niveau collectif en unités de conversion uniques et non sensible.
Nous proposons ici de privilégier une conversion/équivalence de l'énergie en temps de travail physique humain d'un effort 'maximal' qu'il peut développer, afin de la rendre sensible et liée à la condition naturelle de l'homme sur Terre.
Il est plus révélateur pour l'homme de ressentir le travail physique humain qui serait naturellement nécessaire pour développer telle énergie, ou faire toute chose "au prix (physique) de l'énergie alimentaire requise, et (psychologique) de sa sueur/fatigue-effort psy-", cad sans machine qui aurait consommé de l'énergie fossile et donc amplifié son travail propre. Plutot que chercher à apprécier les aliments (somme toute assez stables, et partagés sur d'autres taches), et la fatigue (très subjective et non comparable), l'unité la plus utile semble le temps d'un travail physique normalisé, cad lors d'un effort 'maximal' qu'il peut développer, soit en instantané (tel l'effort explosif d'un athlète), soit sur la durée ou l'homme ne s'épuise pas (trop) au fils des jours (tel l'intense travail qu'ont pu fournir un bagnard, un esclave, un agriculteur ou constructeur en période/chantier chargé, ou un athlète sportif de marathon). En effet la puissance de travail mécanique d'un homme (ou d'un femme) est déterminable et parfaitement sensible par chaque individu à son niveau pour etre ressentie relativement à lui et aux autres (l'effort max es suffisamment homogène entre individus 'normaux' (disons +-20%, et meme 80%), et on peut apprécier les variations entre Homme/Femme, Adulte/Ado/Enfant, en Santé/Malade ou Débilité...). Le temps est aussi une ressource limitée pour l'homme, en concurrence avec d'autres enjeux primaires (manger, dormir, se protéger), ou non (s'amuser, paresser,...). Il donne ainsi une limite energétique liée à notre finitude humaine. Le travail humain mesure ainsi charnellement et affectivement combien nous couterait physiquement et temporellement tout objet ou service ou energie.
Comparer les situations de travail humain intense évoquées abouti à adopter un type d'effort reproductible (fiable), simple à exécuter (pratique) et à interpréter (conversion en Joules): élever une masse avec les jambes (et ou les bras). On peut faire varier la puissance de l'effort (avec la masse, le dénivelé) ou (car c'est liée) avec une durée maximale d'effort/travail très large (de 0.1-3secsec lors de l'explosion d'un soulevé haltérophile; à +sHr et jours avec une montagne à gravir). L'avantage est qu'étant naturellement sensible à la durée/puissance maximale de chaque type d'effort, on intercale inconsciemment des périodes de repos necessaires pour dépasser ces temps maximaux, ce qui reconnecte/permet de réajuster inconscient au temps de travail humain réaliste qui serait requis (avec un autre type d'effort/travail moins intense).
De tels équivalents energétiques en terme de travail humain ne sont pas parfaits/univoques: ils supposent des choix/référents. Mais ils sont très signifiants/sensibles.
Le §2a donne 1 chiffre maitre pour etalonner la capacité de travail de l'homme (et ses adaptation), puis différentes équivallences, avec souvent une fourchette pour refleter les variations individuelles ou siituationnelles tant de l'energie à convertir, que le résultat équivallent converti en travail humain.
Voici quelques conversion/équivallences de l'énergie en temps de travail physique humain d'un effort 'maximal' qu'il peut développer (voir l'introduction ci dessus pourquoi/comment).
SOURCE JMJ: excellent résumé pour les machines/pétrole:
dans la vidéoSablé-2h30 (et d'autres), nota de 38à49min ; et 29à34min pour une élienne/3ml de pétrole.
10W pour les bras (150T de terre decaissée), 100W pour les jmabes (Chamonix-MontBlanc à pied; ou 13 fois la TourEiffel); Mixeur à légume (2-3per), Aspirateur (600W=6-10 p.jam), tracteur (moy: 60kW, 500p.jam, ou 90 chevaux); Grue/Tracteur de BTP: 100kW=10 000p.bras(pop de Sablé); Camion=400kW=4000 p.jam; Avion et Laminoir: 100MW=1Million de jambes; ou 10Millions de bras (1/6 de la pop francaise: les 2-3laminoirs de France requierent la quasi totalité de la po.active france!
En moyenne, les machines (et comb;fossiles) deveppent au niveau mondial 200x la force de l'humanité, c'est 600x en France et meme 1200x aux USA.
1KWh d'electricité crée 1Kg CO2 au charbon, 800g au pétrole, 400g au gaz, 50g au PV, 10g pour l'hydraulique, 10g pour le Nucléaire. (il y a des variations prfs impt selon les conditions).
RESUME [Energ&Envi] (très clair/résumé/essentiel, mais il donne l'energie (en Wh) d'effort sans indiquer de durée... dont incertitude pour dire qu'on peut caller 8 efforts de 50 ou de 500Wh onc de calculer le rdt alim>méca en Wh!)
En ce qui concerne le rendement de la 'machine Homme', c'est moins clair car sujet à plus de conditions, mais disons que:
-Le cerveau consommerait à lui seul 20 % de tout notre apport calorique (ceci sans doute plutot pourun homme sédentaire).
-Un petit effort physique fournit à peu près 50 Wh d’énergie mécanique, (si c'est 50W (que ce soit en 1hr ou +s), x8Hr/jr = 400W / jour)
-Un travail très intense, par un homme en très grande forme, fournit environ 500 Wh. (si c'est 500W en 1hr, x8Hr/jr = 4000W / jour)
-Si l’on compte huit heures de travail par jour, un litre d’essence représente théoriquement 20,7 jours de travail de faible intensité, ou deux jours de travail intense. (ok; 1L pétrole =9630Wh, cad 2.1x4000W).
> L'homme peut produire physiquement au maximum 3000 Joules en 1 jour (Watt.sec), et à l'extrême ?500J (effort explosif, ou 8000J/1 jr trop épuisant)
(faire graphe avec energie developpée 'ordonnée à gau) + puissance(ordonnée a dr) en fonction du temps + fourchette min-max à 1sec, 1min, 1Hr, 8-10Hr (1jr), 1mois, 1 an. + en notes les situations reperes pour les min-moy-max)
3000J/1jr est la valeur à prendre ordinairement, correspondant au travail intense mais soutenable plusieurs jour d'un homme.
500J/sec est la valeur extrême pour un effort bref (explosif ou <20sec), son extrapolation en effort plus durable (8000W/1jr serait par trop épuisant: temps de récupération > 1nuit).
(A) Premiere appréciation d'une équivallent energie > travail physique, mais nominale/surestimée pour du travail humain:
Remarquons que la définition du Watt(puissance) et Joule(energie) impliquent directement une équivallence très parlante:
1 Joule = 1 kg m2 s−2 = 0.239 cal = 10⁷ erg = 2.78 10-7 kWh = 6.27 10¹8 eV
1 Watt = 1 J . S-1 (cad 1 Joule/seconde) = 1 N m s-1 (cad 1 Newton/seconde) = 1 kg m2 s−3 = 1 × 107 erg s−1 (CGS)
1W-heure = 3600 Joule (1KWH=3600 KJ)
=> Un Joule correspond à remonter 1kg(*) d'1m (contre la pesanteur de 10N/s2...) en fait(*) 0.1Kg d'1 mètre , et c'est = 0.06mg de sucre(**).
(ou à remonter 0.1kg de 10m en 1 sec ou de 1m en 0.1sec)(ou à remonter 1kg de 0.1m en 1 sec ou d'1m en 10sec)
Un Watt correspond à remonter 1kg(*)0.1kg d'1 mètre en 1 seconde.
**: 1J=0.239cal, divisé par le pouvoir calorique du sucre (saccharose) qui est de 4kcal/g (/nutrition), ca donne donc 0.00005675joule/g de saccharose = 0.06mg
*: pas évident / attention dans la définition du J , le s-2 ne signifie pas que le travail dépend de la durée (sec): c'est annulé par l'accelération de la pesanteur, la force à vaincre pour remonter en hauteur, qui est aussi en (S-2). La pesanteur étant en 1 N = 1 kg m s−2 (une accélération relative à la masse), le Joule n'en diffère que par la distance m qui est au carré. Le travail dépend juste du déplacement (1m)...
Cepennd ca reste pas clie pour moi, quand on essaye de réintroduire le kg ou sec ou m on obtient une unité de trop... , je doit oublier qchose, car Thierry C.20200615 trouvait 10x plus que moi (c'est la valeur de la pesanteur!). il faut utiliser non la définition de la force d'1 Newton(arbitraire), mais bien l'accelération de la pesanteur, cad 1g (gravité)= 9.81N = 9.81kG.m/s2, prenons 10, et là je bloque: je dirais qu'il faut exprimer 1m/s2 = 1/10 (g/kG)... d'ou 1J= 0.1kg x m et 1W = 10kg/m/s, ce qui me semble cohérent avec le fait que le Joule est une petite unité, et on le voit avec l'équivallence en enerchie chimique du sucre, par contre Thierry trouve 1J = 10kg/m...)?
(A2) On mesure qu'un homme qui eleverait 1 kg d'1m chaque seconde developperait en théorie 3600Watt/heure, et 36KWatt/jour, mais comme cela l'épuiserait (que ce soit avec les bras ou les jambes, même qu'1heure) par l'alimentation.
(B) Appréciation par le travail humain réalisable effectivement (expérimental):
Par précaution, on se referera par defaut au travail de force maximal qu'un homme puisse développer, avec des techniques les plus efficaces, sur une durée de travail non ponctuelle/explosive. (cf dossier) On aboutit ainsi à des équivallences de l'ordre de
=> 3000watt.heur/jour pour une production de travail réaliste sur le long terme. (cela peut monter a 5000watt par jour pour un 'forcat' dans un type d'effort ou il est entrainé -d'un bagnard ou d'un athlète-, et même 15000watt pour un effort explosif/ephémère; un homme moderne plutot sédentaire, même sportif mais non/peu entrainé, souffrira déjà à 3000watt/jour, et c'est donc un bon répère, plutot 'optimiste'. A noter qu'une équivallence de travail animal ne sera pas fondammentallement différente à poids égal, plutot supérieure néanmoins voir exceptionnellement très supérieure dans certain cas (effort, durée) qui nous éloigneraient de l'appliquer à l'homme.
(C) Appréciation par l'énergie alimentaire
Un homme adulte consomme 2500-3500cal par jour, et les dépense en chaleur + synthèses(anabolisme) + travail physique (et intellectuel).
L'homme adulte qui consomme jusqu'à 3000calories par jour peut assurer une activité physique importante, jusqu'à ?8000calories en condition extrême (d'effort + froid + récupération).
Prenons comme valeur 2390cal absorbé par jour, alors
Une ration alimentaire devait permettre à l'homme de produire 1kJ par jour (soit 2390cal / 0.239cal/joule = 10kJ, x10% car en pratique l'homme produit <?10% de l'energie chimique absorbée en travail physique...
(D) Appréciations diverses (collectées à dr et gau)
En pratique, on donne des équivallence energie-travail humain ainsi:
Rem: la pluart permettent de calculer facilement un temps de travail humain nécessaire dès qu'on utilise un appareil électrique dont on connait la puissance: serions nous prêt à réaliser cette durée de travail physique pour le service rendu (au frais du pillage d'une énergie fossile), ou reverrions nous à la baisse notre activité?
Un litre de pétrole libère autant d’énergie que 10 hommes au travail physique pendant une journée. (compter une densité de 0.9, cad 900 kg/m3 pour du pétrole léger, mais selon la quallité: ca monte à >1000 kg/m3 pour du pétrole lourd (il coule dans la mer), et inversement les 'meilleurs descendent a 800kg/m3 (P.algérien) et raffiné ca irait jusqu'à 0.72. +/mt;; en 'degréAPI)
cette équivallence fait mesurer qu'il faudrait 500 hommes pendant un jour pour un voyage en voiture de 500km (avec 50L, en petite voiture): avec 1 ou 5 hommes transporté le 'rendement' est de 0.002 à 0.1%!
Eclairer une lampe de 60Watt(incandescence) ou 9Watt(LED) revient à pédaler en continu sur un vélo
cette équivallence fait mesurer que pour s'éclairer le soir il faudrait etre actif en continu, et que'on prefererait vite se coucher!
Developper un travail d'un Joule, ou une puissance d'un Watt sur 1 sec, c'est théo soulever 0.1kg(1?) d'1 metre.
cette équivallence est la plus pratique/parlante/précise, car théorique (defintiion du Joule), mais applicable que pour des travaux/efforts peu intenses et peu durables. Cf supra.
Une calorie alimentaire produite par l'agriculture moderne requiert 6 à 8 calories d'énergie fossile (rendement 1.16 à 1.12%) . A l'antiquité c'était quasi zero énergie fossile, car la majorité de l'énergie utilisée était animale ou solaire... Quasi idem à la préhistoire (chasse) ou l'énergie était essentiellement humaine (occasionnant un cout energétique du fait qu'il faille plus s'alimenter. mais le rapport restait <50% ( >>2cal rapportés ou 1 investie), et surtout cela restait largement compensé par la nature, vue la taille de la population humaine/ecosystèmes (équivallent a de l'énergie renouvellable))
Un gramme de D/T équivaut à 1 Tonne de pétrole (par fusion nucléaire), et donc travail physique de 9 000Homme.Jour, ce qui traduit la force et densité d'energie de liaison des nucléons (protons, neutrons), cad l'interaction nucléaire forte.
Bruler 1L de pétrole correspond a laisser tomber 1 tonne d'eau 4 km de haut.
Un litre d’essence représente 9,63 kWh d’énergie, soit 8 285 kcal (kilocalories, abrégées « calories » dans le langage courant). Ce qui est l’équivalent de 3,3 kilos de bœuf ou de 55,2 kilos de laitue [perso]
Un kilo de bœuf : 2 500 kcal Un kilo de haricots secs cuits : 1 500 kcal Un kilo de pommes de terre : 850 kcal Un kilo de laitue :150 kcal
de la
[Energ&Envi] déduit que 1L d'essence (ou diesel) correspond à l'energie de 55.2kg (61.6) de laitue, 9.7kg (s, 10.9) de PDT, 5.5kg (6.2) d'haricots secs cuit, et 3.3kg (3.7) de boeuf
[Jancovici/article escalvagiste] +++: un homme (ou une femme) au repos absorbe environ 2,3 kWh par jour (2000 Cal, avec 1 Cal=100calories, = 4,18 kilojoules), cad 0,1 kWh par heure cad 100 Watt cad la consommation électrique d'une ulgaire vielle ampoule électrique! L'image d'une ampoule par personne est simple et parlante, imaginez par ex dans un salle de réunion.
Un homme ordinaire peut consommer environ 1000 watts pendant quelques heures s'il est bien entraîné et restituer un travail mécanique de 200 watts seulement. Avec 10Hr de travail d'un athlète, JMJ aboutit à estimer que l'homme peut produire jusqu'à 6,4 kWh (soit environ 5.000 calories absorbées). Pour une femme avec 8Hr (
ne consommant que 400 watts en plein effort) il aboutit à 4.8kWh, et 4.2kWh si c'est un effort moins intense (lavage de linge,...).
Au final l'homme qui fourni un travail intense absorbe de l'ordre de 5 kWh d'aliments par jour (= 4383Calories) et produit une énergie de kWh, soit un rendement de %.
Un homme de 70 kg qui grimpé 2000 mètres de dénivelée dans la montagne avec 30 kg sur le dos (les connaisseurs apprécieront), aura fourni un travail de (70+30)*2000*9,81 = 2 mégajoules, soit 0,5 kWh en chiffres ronds. Dans ce cas, le rendement énergétique par rapport à ses aliment absorbés atteint quasiment 10%. Mais c'est beaucoup moins si on estime pour d'autres types d'efforts, par ex 10 à 50x fois moins avec les bras.
Un homme qui creuse la terre à la pele et remonte d'1m chaque pelettée de 3 kg de terre toutes les 5 secondes, aura remonté environ 17 tonnes en 8 heures de travail (c’est en fait un total considérable ; essayez et vous verrez !) et produit une énergie de ... 0.005kWh: ca semble dérisoire, et ca l'est car il faut vaincre la résistance de la pèle dans la terre, la position/mouvement implique tout le corps et s'avère par si ergonomique (d'ou la fatigue),.
un moteur à explosion a un rendement de l’ordre de 20% à 40%
1 litre d’essence et ses 2 à 4 kWh de travail mécanique une fois passé dans un moteur, produit le travail de 10 grosses paires de jambes (ou 100 paires de bras) exploités comme un bagnard, et 30-50 paires de jambes ordinaire exploitées plus humainement.
un être humain au travail consomme de l’ordre de 4 à 5 kWh par jour, et restitue 0,05 (voire moins) à 0,5 kWh d’énergie mécanique sur la même période.
[EB]
Les sciences biiologique montrent que le rendement de conversion de l'énergie lumineuse de plantes est de 1.1 à 0.5% (un peu meilleur pour les plante à métabolisme 'C4' comme le maîs), et au maximum 1-2% pour des algues en conditions optimales (culture).
Une turbine à vapeur transforme de 40 à 45 % du contenu énergétique du carburant en énergie électrique./source a re-trouver. Sans doute optimiste!?
Un moteur thermiqude de voiture a un rendement de conversion /en énergie mécanique/ de 42% /diesel/ a 3six% /à essence. Ref IFPE. Ceci est en condition plutot optimale: moteurs tres ooptimisé/dg série; energie mécanique utilisée directement à excellent rendement/en déplacement/. A preuve, on trouve des rdt moins favorables pour divers moteurs/usages:
Un moteur à combustion interne (gazoil, essence) transforme 25 ou 30 % du carburant en travail mécanique et le reste en chaleur
Un groupe électrogène à un rendement de conversion /d'énergie chimique-carburant en électricité/ d' <50%. En pratique c'est <30% en comptant les conditions non optimales, les couts d'approvisionnement, d'entretien, l'énergie grise/d'autant qu'en fonctionnement continu on dimensionne à 10% de la capacité de charge /ref/
Le transport réseau de l'électricité est d'en moyenne six%, en pratique 10% et jusqu'à ?% pour les petites lignes électriques /EDF/. Le chiffre réel moyen en pratique serait je pense moins bon /pt etre 8%?/. Surtout qu'on doit négliger le pertes de conversion chez l'usager... passé sous silence
regarde 2m30 de video consomme 8.7g de CO2 /Video du Shift/
(rem: ces conversions correspondent esstl à la chaleur sensible libérable par combustion des combustibles chimiques)
1 TeP = 41,868 GJ = 1300 kg de charbon type anthracite = 1160 litres de fioul = 910 kg de propane = 1213.5 m3 de gaz naturel (moy).
(via le pouvoir calorifique)
+/convertisseurs d'unités... ;
Pouvoir Calorifique d'un combustible : quantité de chaleur, exprimée en kWh ou MJ, dégagée par la combustion complète de 1 mètre cube normal de gaz sec dans l'air à une pression absolue et température constantes (de 1,01325 bar, à 0°C.PC Supérieur si gazs de combustion (nota vapeur) ramenés à 0°C, PC Inférieur si gazs remanéés liquide (absorbe de la chaleur latente): plus le rapport PCS/PCI est important, plus la chaleur récupérable par condensation sera élevée.
Ex: Eau = ; Petrole = ; Huile = ;
+/PicBleu(pour les combustibles fioul à gazs, par rapport à l'électricité: PCs et PCi
Chaleur sensible: énergie thermique liée à la matière
Ex: Eau = ; Petrole = ; Huile = ;
Chaleur latente: énergie thermique liée à l'état (libéré/absorbée à la condensation-vaporisation, congélation/fusion, ou sublimation)
Ex: Eau = ; Petrole = ; Huile = ;
l’énergie cinétique
l’énergie gravitationnelle
l’énergie électrique
l’énergie magnétique
les énergie nucléaires (fortes et faibles)
l’énergie de masse
Il est tentant de penser et croire que derrière se cachent une seule forme énergie... car les sciences décrivent 1)une conservation de l'énerge dans un système isolé, 2)des transformations entre les formes d'énergie sensibles (et qu'il y a des équivalences), ce qui participe à nous convaincre de leur réalité. On associe déjà fortemetn electricité et magnatisme, parlant de moteur, force ou énergie electromagnatique. Mais de facon plus intégrative, les physiciens fondamentalistes arrivent à ramener toutes les formes d'énergie à 3:
Force (et énegie d') electromagnétique (contribue à l'en.électrique et l'en.magnétique.
Force (et énergie d') interaction faible (cotribue à la graviation, et ss dout la cinétique)
Force (et énergie d') interaction forte (dans le noyau - contribue à l'en. nucléaire et de masse)
*9*Repenser les énergies utiles
A la lumière des sciences, on réalise que:
- l’énergie thermique correspond à la chaleur, cad l’agitation microscopique désormdonnée (mouvements de translation et de vibration) des molécules et atomes , il s’agit donc d’une énergie cinétique.
- l’énergie éolienne est l’énergie de poussée du vent, c’est à dire des mouvements de l’air, il s’agit donc d’une énergie cinétique.
- l’énergie potentielle de pesanteur est liée à la force de pesanteur qui n’est elle-même qu’un cas particulier de la force de gravitation: c’est une énergie gravitationnelle.
-l’énergie chimique correspond aux liaisons chimiques entre molécules, et entre atomes des molécules qui sont rponues ou formées selon l'énergie interne de ces molécules et de l'environnement. Cela font intervenir des interactions essentiellement électromagnétiques (van des Vaals, hydrophobes, ioniques) cad que l’énergie chimique est électro-magnétique.
-une énergie de combustion correspond à une transformation chimique rapide, c'est une énergie chimique et donc électro-magnétique.
- l’énergie lumineuse (ou radiante, ou solaire) correspond à l'énergie que transporter la lumière (du soleil) et peut apporter à une surface qui l'arrete tt ou partie. La lumière est une onde electromagnétique, comme les IR, UV ou RayonsX et beta/gama (radiioactivité). L'energie lumineuse est donc electromgnatique, maus deviient électrique dans une pV ou thermique sur une surface noire.
- l’énergie sonore correspond l'énergie que le son peu transporter apporte. Contrairement à l'onde lumineuse, l'onde sonore fait vibrer l'air ou la matière qu'elle traverse (le vide l'arrete). C'est une énergie cinétique.
Voir l'article énergie utiles (cf).