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De quoi l’énergie est-elle le nom ?

Dossier - L'énergie sous toutes ses formes
DossierClassé sous :énergie , physique , énergie humaine

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L’énergie baigne notre monde, omniprésente dans notre quotidien et dans le débat public. Sans elle, pas un mouvement, pas de vie. Quelles énergies pour demain ? Quel impact sur le climat ? Quels défis techniques, quels risques ? Voici quelques éléments de réponse.

  
DossiersL'énergie sous toutes ses formes
 

L'énergie est un concept difficile à appréhender. C'est d'abord un mot du langage commun qui revêt de nombreux sens, associés au dynamisme, à la puissance...

L'énergie et ses formes. © Pcharito, Wikimedia commons, CC by-sa 3.0

Pour les physiciens, c'est une grandeur physique qui s'exprime en joules (J). On la rencontre sous de nombreuses formes : énergie cinétique, potentielle, mécanique, électrique, chimique, chaleur, etc. Toutes ces formes ont le pouvoir de se transformer l'une en l'autre. La loi qui gouverne ces processus est la loi de conservation de l'énergie, qui stipule que la quantité totale d'énergie reste constante au cours de ces transformations. L'énergie n'est donc jamais consommée, mais seulement convertie. Le produit final d'une série de transformations est pratiquement toujours de la chaleur.

Collision d'ions plomb à très haute énergie dans le détecteur Alice du grand accélérateur de hadrons, le LHC. © Collaboration Alice

L'omniprésence de l'énergie

On observe ce phénomène un peu partout autour de nous. Au fur et à mesure de ses rebonds, par exemple, une balle rebondissante convertit toute son énergie potentielle en chaleur : sa température augmente légèrement, de même que celle du sol. La chaîne Hi-Fi tire son énergie d'une prise électrique, dont une proportion importante est convertie en chaleur par l'amplificateur. Même l'énergie transportée par les ondes acoustiques atterrit sur les murs, où elle est absorbée et transformée en chaleur.

Le processus inverse - convertir la chaleur en une autre forme d'énergie - est moins facile. Dans une machine à vapeur ou un moteur, seule une partie de la chaleur est effectivement convertie en énergie mécanique. La chaleur résiduelle est perdue. En pratique, un moteur thermique a un rendement de l'ordre de 25 %. Le rendement d'une centrale thermique est du même ordre.

La conversion entre énergie électrique et énergie mécanique est possible dans les deux sens avec des rendements proches de 100 %. La notion de puissance, exprimée en watts (W), correspond à la vitesse à laquelle on utilise (ou on produit) l'énergie, donc à des joules par seconde.