Établir le bilan énergétique d’un système

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Fiches
Classe(s) : 3e | Thème(s) : L'énergie et ses conversions


Optimiser le rendement des systèmes de production d’électricité et ainsi réduire les pertes d’énergie liées à leur fonctionnement est un enjeu majeur. Comment calculer le rendement d’un système ?

RAPPELS DE COURS

1 Transfert et conversion d’énergie

 Lorsque l’énergie d’un corps est transmise à d’autres corps, on parle de transfert d’énergie (ex. : transfert de chaleur).

 Lorsque l’énergie d’un corps change de forme, il s’agit d’une conversion d’énergie (ex. : lors de la combustion du bois, l’énergie chimique est transformée en chaleur).

 D’après le principe de conservation de l’énergie, la quantité totale d’énergie d’un système isolé reste constante, même si cette énergie peut changer de forme.

 La transformation d’une forme d’énergie en une seule autre forme n’est jamais parfaite : il y a souvent des déperditions au cours d’une conversion (ex. : dégagement de chaleur).

2 Le bilan énergétique d’un système

A Le diagramme énergétique

 Un bilan énergétique résume les énergies mises en jeu lors du fonctionnement d’un système de conversion d’énergie.

 On peut le modéliser à l’aide d’un diagramme énergétique. Par convention, on représente :

– les systèmes par des ellipses ;

– les réservoirs d’énergie par des rectangles ;

– les transferts d’énergie par des flèches, en précisant leur nature.

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B Le calcul du rendement

 Dans tout système de conversion d’énergie, une partie de l’énergie consommée est réellement utilisée : c’est l’énergie utile. Une autre partie de l’énergie est dissipée (pertes).

 Le rendement du système, noté η, se définit comme le quotient de l’énergie utile sur l’énergie consommée :

η=EutileEconsommée

η est un nombre sans unité, compris entre 0 et 1 ; il peut aussi s’exprimer en pourcentages.

MÉTHODE

Représenter un diagramme énergétique

Tracez le diagramme énergétique correspondant à un moteur électrique alimenté par un générateur électrique.

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Conseils

Aidez-vous du diagramme donné dans les « rappels de cours » : le système de conversion d’énergie est ici le moteur électrique.

 

Solution

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