Quelle est la différence entre l'énergie et la puissance ?
L'énergie peut être définie comme la capacité de causer un changement dans un système physique. Cette quantité est exprimée en joule (J) qui équivaut à kg.m2.s-2. La puissance peut être définie comme le taux de production ou d'utilisation de l'énergie. Cette quantité est exprimée en watt (W) qui équivaut à J.s-1.
Quels sont les 2 types fondamentaux d'énergie ?
Dans le domaine de l'énergie, il existe de nombreuses formes différentes. Les 2 principaux types d'énergie sont les énergies potentielle et cinétique qui peuvent toutes deux avoir un impact important sur nos vies de différentes manières !
Énergie potentielle
Dans la vie quotidienne, vous pouvez voir l'énergie potentielle en action avec la gravité. L'exemple classique est une balle qui se trouve au sommet d'une colline prête à rouler vers le bas en raison de son attraction gravitationnelle. Ce type d'énergie peut également être observé lorsque vous soulevez quelque chose de lourd, comme un poids. Il a de l'énergie potentielle car il peut travailler pour vous une fois qu'il redescend.
L'équation de l'énergie potentielle
L'équation de l'énergie apparaît dans presque tous les cours de sciences physiques, elle est simple et très facile à comprendre. Cependant, l'équation elle-même est en réalité plus abstraite que ce que l'on pourrait penser. La partie de l'énergie potentielle de cette équation définit en fait l'énergie cinétique d'un objet (énergie du mouvement) à ce point sur le graphique où sa vitesse atteint 0 m/s.
K.E. = 0 lorsque la vitesse est égale à zéro, F = ma lorsque la masse est égale à l'accélération fois la masse, et R = V0+at lorsque le rayon est égal à la vitesse d'un objet multipliée par son accélération dans un chemin courbe divisé par 2pi (la lettre grecque "Rho"). Tout cela peut sembler très compliqué, mais c'est en réalité très simple.
Il existe trois formes de l'équation de l'énergie qui ont toutes à voir avec l'énergie cinétique ou potentielle. Ce sont :
- KE = 0 concerne la vitesse des objets égale à zéro m/s. Cela signifie qu'un objet peut se déplacer à grande vitesse, mais tant qu'il ne bouge pas, sa vitesse est égale à zéro.
- KE = mgh concerne le potentiel d'un objet à une certaine hauteur au-dessus de la surface de la Terre de masse m. Si un objet tombe de ce point, il possède de l'énergie potentielle gravitationnelle, ce qui signifie que s'il est relâché à ce point, il passera par l'énergie cinétique du mouvement, ce qui le fait accélérer jusqu'à ce que sa vitesse atteigne 0 m/s. Il s'agit de la même forme d'énergie cinétique.
- KE=1/2mv^2 concerne à la fois la vitesse et la masse des objets. L'équation montre 1/2 parce que si vous prenez la vitesse au carré et que vous la multipliez par elle-même, vous obtenez la vitesse au carré. Lorsque vous divisez la vitesse au carré par la masse, cela devient de l'énergie cinétique et c'est pourquoi l'équation ressemble à ceci : KE = 1/2mv^2 = 1/2 × mv²/m
Énergie cinétique
Les éoliennes et les barrages hydroélectriques génèrent tous deux de l'électricité à partir de l'énergie cinétique. L'énergie cinétique est simplement le mouvement, que ce soit un poids tombant au sol ou le vent faisant tourner les pales d'une turbine - les deux formes d'énergie peuvent être transformées en énergie électrique!
Exemples d'énergie cinétique
- Une balle en haut d'une colline - En revenant à l'exemple précédent, lorsque vous laissez tomber une balle par la fenêtre, elle a de l'énergie potentielle car elle peut effectuer un travail pour vous lorsque le poids est attiré vers la Terre en raison de la gravité. Elle a ensuite de l'énergie cinétique lorsqu'elle tombe, et enfin, lorsque la balle touche le sol, toute son énergie potentielle est libérée en une fois sous forme d'ondes sonores.
- Un vélo - Les vélos peuvent également être équipés de générateurs qui leur permettent de générer de l'électricité lorsque le cycliste se déplace. Plus vous pédalez, plus vous produisez de l'énergie!
- Une éolienne - Les éoliennes utilisent l'énergie cinétique du vent pour faire tourner les pales qui créent ensuite de l'électricité. Cette forme d'énergie est appelée "renouvelable" car elle peut être utilisée encore et encore sans perdre son potentiel!
- Un barrage hydroélectrique - En utilisant le poids de l'eau, ces barrages peuvent produire d'énormes quantités d'électricité de manière très propre!
- Un train électrique - Le moteur d'une locomotive électrique la fait avancer en créant du mouvement qui fait tourner des aimants autour de bobines de fils pour générer de l'électricité.
- Une voiture - Le moteur à combustion interne de la voiture transforme l'énergie chimique en énergie cinétique qui est utilisée pour faire tourner les roues et déplacer le véhicule. Cette forme d'énergie est appelée "énergie fossile" car elle nécessite des matières premières comme le charbon, le gaz ou le pétrole qui se sont formées sur des millions d'années.
Qu'est-ce que l'énergie chimique?
L'énergie chimique est le potentiel d'une substance chimique à subir un changement à travers une réaction. Par exemple, le pétrole contient de l'énergie chimique qui peut être utilisée comme carburant ou à d'autres fins.
L'énergie chimique est stockée dans les liaisons des molécules. Plus la liaison est forte, plus elle stocke d'énergie, ce qui rend possible des températures plus élevées - ainsi, les liaisons plus fortes contiennent plus d'énergie potentielle que les liaisons plus faibles. Il faut beaucoup d'énergie pour séparer ces liaisons fortes, mais lorsqu'elles se séparent ou se rompent, elles libèrent très rapidement leur énergie chimique potentielle.
Qu'est-ce que l'énergie thermique?
L'énergie thermique est la somme de tous les mouvements et vibrations aléatoires que les atomes ou les molécules effectuent dans une substance. La température mesure l'énergie thermique moyenne dans une substance, et elle augmente lorsque vous la chauffez. Par exemple, l'air chaud a plus d'énergie thermique que l'air frais.
Comment mesure-t-on l'énergie thermique?
L'unité SI de mesure de la chaleur est le joule, mais vous êtes plus susceptible de penser à la température en degrés Fahrenheit ou en degrés Celsius.
Qu'est-ce que le potentiel gravitationnel?
Le potentiel gravitationnel est une façon de représenter comment un objet se comportera lorsqu'il tombe sur Terre. C'est la quantité totale de puissance que la Terre exerce sur l'objet, et il est souvent représenté par une équation ou un graphique appelé "courbe d'énergie potentielle".
Qu'est-ce que le potentiel élastique?
Le potentiel élastique est une façon de représenter comment un objet se comportera lorsqu'il est en mouvement. C'est la quantité totale de puissance que l'objet exerce sur lui-même. Le potentiel élastique est également représenté par une équation ou un graphique appelé "courbe d'énergie potentielle".
Énergie Potentielle vs Énergie Potentielle Élastique
En négligeant les effets de la résistance de l'air, tout objet possédant une certaine quantité d'énergie potentielle gravitationnelle possédera une énergie potentielle élastique. En d'autres termes, si quelque chose tombe d'une falaise vers la Terre, son énergie potentielle élastique diminuera alors qu'il gagne de l'énergie potentielle gravitationnelle.
Mais l'inverse n'est pas vrai. Si un objet possède une certaine quantité d'énergie potentielle élastique, il ne peut pas avoir d'énergie potentielle gravitationnelle. Par exemple, si une balle en caoutchouc est lâchée à partir du repos, elle aura une certaine quantité d'énergie potentielle gravitationnelle une fois arrivée à la surface de la Terre car la gravité agit sur la balle lors de sa chute. Mais parce que la balle est élastique, elle rebondira à sa hauteur initiale une fois qu'elle aura touché la Terre. Donc, la balle n'a plus d'énergie potentielle gravitationnelle restante.
Mais si un objet est poussé depuis quelque chose d'immobile - par exemple, depuis le toit d'un bâtiment - alors, pendant ce bref instant, avant que la gravité n'agisse sur lui et le fasse redescendre, il n'y aura pas d'énergie potentielle gravitationnelle. Mais la gravité donnera à l'objet une certaine quantité d'énergie potentielle élastique une fois qu'il atteindra la surface de la Terre, de sorte que l'objet ne rebondira pas à sa hauteur initiale après l'impact.
Ainsi, un objet peut avoir n'importe quelle combinaison d'énergie potentielle gravitationnelle et d'énergie potentielle élastique à un instant donné - zéro énergie potentielle gravitationnelle mais énergie potentielle élastique différente de zéro, zéro pour les deux, ou une certaine quantité d'énergie potentielle gravitationnelle et énergie potentielle élastique différente de zéro.
Qu'est-ce que l'énergie d'activation en chimie ?
L'énergie d'activation est la quantité minimale d'énergie nécessaire pour qu'une réaction chimique se produise. Fondamentalement, c'est le "coup de pouce" qui permet à la réaction de franchir la barrière d'énergie d'activation. Plus la barrière est élevée, plus il y aura de potentiel pour des produits d'énergie plus élevée.
Une énergie d'activation élevée indique qu'il existe des liaisons fortes entre les atomes des molécules et qu'elles ne se rompent pas facilement en utilisant l'énergie disponible dans la réaction. Les processus avec une énergie d'activation plus faible ont généralement un point d'équilibre plus favorable et sont donc favorisés dans la plupart des conditions.