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Naučna dokumentacija : Energija
Modes de transfert d'énergie
01/09/1998
Datum publikovanja : 
 
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D'après la collection Libres Parcours, Ed. Hachette (1980). Document produit par l'Association Tour 123

Sommaire

De l'énergie peut être transférée d'un système à un autre de trois façons différentes : sous la forme de chaleur, de travail et de rayonnement.

La chaleur
Le rayonnement
Le travail
Remarque


La chaleur

Une opération de chauffage par combustion illustre ce mode de transfert : par exemple le chauffage de l'eau dans une casserole au moyen d'un réchaud à gaz. Le système air-gaz brûle en se modifiant et perd une partie de son énergie interne ; il y a eu transfert sous forme de chaleur au système eau-casserole dont l'énergie interne augmente. Ce qui se traduit soit par une élévation de température, soit par l'ébullition de l'eau (changement d'état) à température constante.

Il y a transfert d'énergie sous forme de CHALEUR chaque fois qu'il y a contact entre deux corps à températures différentes.
Un exemple simple de la vie courante peut être donné par le manche chaud d'une cuillère dans un bol contenant un liquide chaud : de l'énergie a été transférée sous forme de chaleur du liquide chaud au manche initialement froid de la cuillère.

Ainsi, un radiateur chaud de chauffage central transfère de l'énergie à l'air moins chaud de la pièce sous forme de chaleur (contact air-radiateur).
Il y a également transfert d'énergie sous forme de chaleur des gaz chauds à l'air ambiant, ces gaz sortant du pot d'échappement d'une voiture (contact gaz chauds-air ambiant).

Le rayonnement

De l'énergie peut encore être transférée sous forme de rayonnement ; on dit encore : sous forme d'énergie rayonnante.
Chacun sait qu'il fait plus chaud au soleil qu'à l'ombre !
Si, par une journée chaude d'été, on laisse une bouteille d'eau fraîche à l'ombre, sa température augmente peu à peu. Son énergie interne croît. Si on laisse la bouteille au soleil, sa température augmente beaucoup plus. Son énergie interne augmente donc beaucoup plus.
Au soleil, l'eau reçoit, par rapport à l'ombre, un supplément d'énergie sous forme de RAYONNEMENT.
Ce mode de transfert intervient chaque fois qu'on est en présence de lumière et, plus généralement, d'ondes électromagnétiques : ondes radio et de télévision, ondes radar, rayonnement infrarouge, lumière visible, rayonnement ultraviolet, rayonnement X, rayonnement g.
Le transfert d'énergie par rayonnement peut se faire sur de très grandes distances et même dans le vide ; c'est ainsi que nous recevons l'énergie rayonnante du Soleil. Le transfert d'énergie par chaleur ne peut se faire que sur de petites distances et jamais dans le vide.
La quantité d'énergie transférée du Soleil à la Terre sous forme de rayonnement est très importante : la puissance correspondante est, au mieux, de 1 kW/m2. Ceci explique l'intérêt des capteurs solaires qui permettent de chauffer, au moins en partie, une maison, ou d'obtenir de l'eau chaude. De là aussi l'intérêt des cellules solaires : elles transforment directement l'énergie rayonnante en énergie électrique.
En fait, tous les systèmes perdent de l'énergie par rayonnement, mais plus ou moins ; tous les corps "rayonnent". Ainsi, le corps humain perd 50% de son énergie par rayonnement : la puissance correspondante est de quelques dizaines de watts par mètre carré.
Dans un grand nombre de cas, ce n'est pas la quantité d'énergie transférée par rayonnement qui est intéressante ; le rayonnement, en effet, sert essentiellement à transmettre de l'information : forme et couleur des objets perçus par l'oeil, messages transmis par les ondes radio et de télévision, etc.

Le travail

De la grue à une charge
Une grue fonctionne, par exemple, à l'aide d'un moteur à combustion interne. Elle peut lever des charges (on considère ici le cas simple où la vitesse de levage est constante). Analyse de la situation en terme de force:

Pour déplacer une charge vers le haut, il faut que le câble de la grue exerce une force sur cette charge : cette force est dirigée vers le haut.
En même temps, la charge exerce une force sur le câble dirigée vers le bas ; ici, cette force est le poids de la charge (attraction terrestre).

Analyse de la situation en terme d'énergie
Une certaine quantité de mélange gasoil-air brûle pendant le déplacement de la charge. Le mélange est capable de transférer de l'énergie au système charge-Terre dont l'énergie de niveau augmente.
On dit que le transfert d'énergie du système gasoil-air, "moteur" de la grue, au système charge-Terre se fait sous forme de travail : c'est le travail de la force exercée par le câble sur la charge, et ce, pendant le déplacement de cette charge.

Remarque

Il serait imprudent de vouloir préciser la forme d'un transfert d'énergie en examinant seulement l'effet qu'il produit. L'effet produit peut être le même dans les trois cas de transfert : par chaleur, travail ou rayonnement. Il faut aussi examiner la façon dont l'effet est produit.

L'effet produit peut être, par exemple, une élévation très forte de la température de la peau, c'est-à-dire une brûlure. Il ne faut pas en conclure qu'il s'agit d'une élévation de température produite par un transfert de chaleur. Il peut y avoir brûlure :
- par contact de la main avec un morceau de métal chaud (transfert sous forme de chaleur) ;
- par glissade rapide des mains serrées sur une corde (transfert sous forme de travail) ;
- par exposition prolongée des mains au rayonnement solaire concentré, par exemple à l'aide d'une loupe (transfert sous forme de rayonnement).


Poslednja izmena : 01/09/1998
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