Dossier : Qu'est-ce que l’énergie ?

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Décryptages

L'énergie : les principales caractéristiques

L’énergie contenue dans la matière est invisible, mais la lumière, le mouvement, le vent, les vagues font partie de ses manifestations. À l’état brut ou « domestiquée » par l’Homme, elle a la propriété de se transmettre d’un objet à un autre, souvent en se transformant. Mais elle n’est jamais ni créée ni détruite : l’Univers en contient une quantité finie et constante.

Les courants électriques sont présents dans la nature. Un des exemples les plus visibles : la foudre © THINKSTOCK

Les énergies primaires versus les énergies secondaires

Les énergies primaires existent dans la nature, à l’état brut. L’énergie des muscles de l’eau (courant des rivières, marées, vagues), du vent, les combustibles (pétrolePétrole non raffiné., charbon,biomasseDans le domaine de l'énergie, la biomasse se définit par l'ensemble des matières organiques d'origine végétale ou animale... …) en sont autant d’exemples. En revanche, l’ électricité statique (produite par frottements entre certains matériaux) et celle des éclairs, ne sont pas considérées comme des énergies primaires, car elles ne sont pas exploitables par l’Homme.

Les énergies primaires mises à profit à l’échelle industrielle peuvent être réparties en énergies renouvelablesOn appelle énergie renouvelable une source d'énergie dont le renouvellement naturel est immédiat ou très rapide... (soleil, eau, vent, biomasse…) et en énergies non renouvelables telles que les énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) et l’ énergie nucléaire (fission des noyaux d’uraniumMétal gris, très dense et radioactif, l'uranium est un élément relativement répandu dans l'écorce terrestre et l'eau des océans... et de plutonium).

 

 

Les énergies secondairesUne énergie secondaire est une énergie produite par transformation d'une énergie dite primaire..., appelées aussi « vecteurs énergétiques », proviennent de la transformation par l’Homme d’énergies primaires. Ainsi l’électricité, produite à partir du gaz, du charbon, de l’eau, du vent, du Soleil… est elle, une énergie secondaire. Les carburantsUn carburant est un combustible liquide (comme l'essence), gazeux (comme le GPLc) ou solide (comme un propergol)... en sont un autre exemple.

 

 

L’énergie secondaire est ensuite transformée en énergie finale, telle que la lumière (dans les ampoules), la chaleurAujourd'hui, en thermodynamique statistique, la chaleur désigne un transfert d'agitation thermique des particules composant la matière... (radiateurs), une énergie mécanique (ventilateur, moteur, pompe…).

Plus ou moins d’énergie dans les objets

Toute matière, tout objet, renferme une certaine quantité d’énergie, plus ou moins importante selon ses caractéristiques (position, masse, forme, vitesse, etc.). Par exemple, un ressort comprimé contient beaucoup plus d’énergie qu’un ressort détendu. Tandis qu’un objet placé en hauteur contient plus d’ énergie potentielle qu’un objet posé sur le sol. Quant à un objet en mouvement, il renfermera d’autant plus d’énergie de mouvement (énergie cinétique)L’énergie cinétique est l’énergie d'un corps liée à son mouvement. que sa vitesse sera élevée.

La quantité d’énergie dans l’univers est finie et constante

Transmission et transformation de l’énergie

L’énergie peut se transmettre d’un objet, d’un système (ensemble d’éléments fonctionnant ensemble) à un autre. La chaleur d’un radiateur est transférée à l’air de la pièce. Sur un vélo, le mouvement des pédales est transmis aux roues. Une bille lancée contre une autre lui transmet une certaine quantité de mouvement, etc.

Mais lors de la transmission, l’énergie change souvent de forme. Ainsi, celle contenue dans le bois se transforme, lorsqu’on le fait brûler, en chaleur et en lumière. L’énergie du vent, captée par une éolienne, devient énergie mécanique, elle-même transformée en électricité par un générateur. L’énergie du soleil est convertie en éléments de croissance par les plantes, grâce à la photosynthèseLa photosynthèse est le processus par lequel les plantes (sous l'action de la lumière du soleil) transforment le CO2 et l'eau en matière végétale....

La règle énoncée au XVIIIe siècle par le chimiste Antoine de Lavoisier pour les quantités de matière, « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme », vaut aussi pour l’énergie. Celle-ci ne fait en effet que se transmettre ou se transformer ; elle ne peut être ni créée, ni détruite. La quantité d’énergie totale reste constante, même quand elle semble avoir disparu d’un objet.

Par exemple, si l’on fait rouler une balle sur le sol, elle ralentit et finit par s’arrêter, ayant perdu progressivement son énergie cinétique à cause des frottements. Mais cette dernière n’a pas pour autant disparu : elle s’est transformée en chaleur, transmise au sol et à l’air. En fait, la quantité totale d’énergie contenue dans l’univers est finie et constante.

Lorsque l’on parle de production d’énergie, il ne s’agit donc pas d’une création, mais d'une transformation !