diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Documents proposés pour ce thème pour la classe de troisième.

diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede chocoaddict44 » 16 Mai 2019, 18:39

Bonjour,

je me demande comment établir correctement le diagramme énergétique d'une centrale hydraulique, je pensais mettre:


énergie cinétique -> turbine -> énergie cinétique -> alternateur -> énergie électrique

ou bien :

énergie hydraulique -> turbine -> énergie cinétique -> alternateur -> énergie électrique

je me demande s'il faut mettre que la turbine reçoit de l'énergie hydraulique ou de l'énergie cinétique? Le problème c'est que si je mets énergie cinétique entrant dans la turbine, c'est comme si la turbine n'est pas un convertisseur d'énergie... Je vous remercie d'avance pour votre aide précieuse.
chocoaddict44
 
Messages: 651
Inscription: 05 Oct 2013, 22:42
Académie: creteil
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede isa_31 » 16 Mai 2019, 19:17

bonjour chocoaddict44,
Je fais comme ta première proposition, sauf que je rajoute "énergie thermique" en sortie de la turbine et de l'alternateur puisqu'il y a des "pertes" par frottement.
Je sais qu'il ne faut pas dire "énergie électrique" puisqu'elle ne se stocke pas, mais on le lit partout ... même dans le programme, du coup je fais mettre des guillemets à "énergie électrique"

bonne soirée
isa_31
 
Messages: 97
Inscription: 15 Oct 2015, 23:29
Académie: toulouse
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede xavier29 » 16 Mai 2019, 23:49

isa_31 a écrit:Je sais qu'il ne faut pas dire "énergie électrique" puisqu'elle ne se stocke pas, mais on le lit partout ... même dans le programme, du coup je fais mettre des guillemets à "énergie électrique"


Je leur demande de retenir 4 modes de transferts d'énergie : transfert mécanique, transfert électrique, transfert thermique, transfert par rayonnement.
Et 4 formes principales d'énergie : cinétique, potentielle, thermique, chimique.

Je fais un point vocabulaire sur "l'énergie électrique" (puisque c'est dans le langage courant et dans les manuels), en leur disant que ce qu'on nomme couramment "énergie électrique" désigne en fait le transfert électrique.

Comme ça c'est cohérent avec ce qu'ils verront au lycée et avec la première loi de la thermodynamique.

Pour répondre à la question, par exemple (sans représenter les pertes par transfert thermique au niveau du barrage) :

Diagramme_hydroelectrique.png
Vous n’avez pas les permissions nécessaires pour voir les fichiers joints à ce message.
xavier29
 
Messages: 504
Inscription: 18 Mar 2015, 04:05
Académie: Non précisée
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede rinou » 17 Mai 2019, 22:17

Dans les programmes il est noté :
Identifier les différentes formes d’énergie.
» Cinétique (relation Ec = ½ mv2), potentielle (dépendant de la position), thermique,électrique, chimique, nucléaire, lumineuse.
Donc cela me semble clair pour les diagrammes.
rinou
 
Messages: 25
Inscription: 22 Jan 2013, 22:42
Académie: Toulouse
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede xavier29 » 18 Mai 2019, 23:15

rinou a écrit:Dans les programmes il est noté :
Identifier les différentes formes d’énergie.
» Cinétique (relation Ec = ½ mv2), potentielle (dépendant de la position), thermique,électrique, chimique, nucléaire, lumineuse.
Donc cela me semble clair pour les diagrammes.


Les programmes comportent des erreurs, c'est pas une raison suffisante pour les enseigner (à mon humble avis ;) ). Ce que tu cites est une erreur déjà relevée, notamment en formation de l'Udppc (lien) et dans les nouveaux programmes de lycée : "En évitant soigneusement toute confusion entre les concepts d’électricité et d’énergie" (source). Les bases théoriques de mon affirmation sont tout simplement dans le premier principe de la thermo.
http://eduscol.education.fr/rnchimie/ph ... rinc_1.htm

On ne peut pas mettre dans la même page du programme : "Ce thème permet d’aborder un vocabulaire scientifique visant à clarifier les termes souvent rencontrés dans la vie courante " et accepter ce genre d'approximations.

Donc oui il faut expliciter certains termes de la vie courante en distinguant ceux qui font référence à une forme d'énergie (énergies cinétiques, potentielles, chimiques, nucléaire, thermique), d'autres font référence à un mode de transfert (lumineuse, électrique).
Un des principaux problèmes énergétiques de nos sociétés modernes est justement que l'électricité ne se stocke pas.
xavier29
 
Messages: 504
Inscription: 18 Mar 2015, 04:05
Académie: Non précisée
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede wakisneu » 26 Mai 2019, 17:59

Les élèves ayant du mal déjà à faire la différence entre forme et source d'énergie, je ne vais surtout pas rentrer dans les modes de transfert. Mais leurs faire comprendre que l’électricité ne peut pas être stockée me semble très important.
wakisneu
 
Messages: 20
Inscription: 04 Sep 2017, 15:53
Académie: Créteil
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede xavier29 » 26 Mai 2019, 19:37

wakisneu a écrit:Les élèves ayant du mal déjà à faire la différence entre forme et source d'énergie, je ne vais surtout pas rentrer dans les modes de transfert. Mais leurs faire comprendre que l’électricité ne peut pas être stockée me semble très important.


Ce thème est abordé de la 6e à la 3e (!), normalement 4 années suffisent à construire ces notions. Elles peuvent être abordées progressivement bien sûr (par exemple en nommant les modes de transfert en fin de cycle), mais cette progressivité peut très bien se faire en étant précis et rigoureux dans le vocabulaire scientifique utilisé, pour mieux clarifier le vocabulaire de la vie courante.
xavier29
 
Messages: 504
Inscription: 18 Mar 2015, 04:05
Académie: Non précisée
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede Aranel53 » 26 Mai 2019, 21:28

Du coup, pour détailler encore un peu le diagramme, si j'ai biern compris ton approche, il faudrait ajouter un rectangle au début avec "retenue d'eau" et "énergie potentielle de pesanteur" puis une flèche qui arrive à "eau en mouvement, énergie cinétique". Pas de convertisseur ici donc on est directement de rectangle à rectangle.
Et je retombe sur le problème dont on avait déjà parlé, on écrit quoi sur la flèche ?
Je serais tenté par dire "transfert mécanique" puisque la conversion se fait par travail de la force de pesanteur. Mais du coup, à mes yeux c'est plus une conversion qu'un transfert puisque la matière pour qui on compte l'énergie est la même...

Donc est-ce que le mot transfert est à utiliser pour toutes les conversions par souci de simplicité ?
« Comme le feu de la pierre ne sort, Sans la frapper du fer par violence : Semblablement sans faire grand effort, La Vérité ne sort en évidence. »
Guillaume De La Perrière 1553.
Aranel53
 
Messages: 5918
Inscription: 26 Fév 2010, 16:42
Localisation: Sud de la Drôme
Académie: Grenoble
Poste: Enseignant en Collège/Lycée

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede xavier29 » 26 Mai 2019, 22:40

Aranel53 a écrit:Du coup, pour détailler encore un peu le diagramme, si j'ai biern compris ton approche, il faudrait ajouter un rectangle au début avec "retenue d'eau" et "énergie potentielle de pesanteur" puis une flèche qui arrive à "eau en mouvement, énergie cinétique". Pas de convertisseur ici donc on est directement de rectangle à rectangle.
Et je retombe sur le problème dont on avait déjà parlé, on écrit quoi sur la flèche ?
Je serais tenté par dire "transfert mécanique" puisque la conversion se fait par travail de la force de pesanteur. Mais du coup, à mes yeux c'est plus une conversion qu'un transfert puisque la matière pour qui on compte l'énergie est la même...


Il y a transfert d'énergie quand elle va d'un système à un autre et donc lorsque le système perd ou gagne de l'énergie. Hors ici il n'y a pas deux systèmes différents : l'eau ne transfère pas de l'énergie à l'eau et on considère que le système ne perd pas d'énergie (Em = constante). Idem lors de la chute libre d'une bille. On dira plutôt que son énergie potentielle est transformée en énergie cinétique. C'est le même système et pas de perte ou gain d'énergie donc je dirais qu'il n'y a ni convertisseur, ni transfert.
De même pour le combustible d'une centrale : lors de sa combustion la matière voit son énergie chimique transformée en énergie thermique (pas "convertie", ni "transférée").
xavier29
 
Messages: 504
Inscription: 18 Mar 2015, 04:05
Académie: Non précisée
Poste: Enseignant en Collège

Re: diagramme énergétique d'une centrale hydroélectrique

Messagede Aranel53 » 27 Mai 2019, 07:34

Du coup je suis bien d'accord avec l'idée. Mais si l'énergie se transforme, il est logique d'appeller ça une conversion d'énergie, transformation me va aussi mais faire faire la distinction entre trois termes différents aux élèves (transfert, conversion, transformation) quand nous sommes loin du consensus effectif entre nous me parait assez hasardeux. (sans parler des concepteurs de sujets... :roll: )

Mais même dans ce cas, on écrit quoi sur le diagramme ?

Car dans un barrage on ne part pas de l'énergie cinétique de l'eau, ça marcherait pour une hydrolienne, mais là on stocke clairement de l'énergie potentielle de pesanteur. Il faut donc parler d'énergie potentielle de pesanteur sur le premier rectangle du diagramme pour que les élèves voient clairement ce qui se passe.

Sur la flèche, de rectangle à rectangle (comme pour la bille en chute libre) on met juste "transformation" ? ou bien "pesanteur" ? et pas "transfert mécanique" d'après toi ?

De même sur la flèche entre le rectangle "énergie chimique" et "énergie thermique" d'une centrale à charbon, on ne met pas le mot transfert mais juste "combustion", alors ?

Je comprends ton point de vue mais à mes yeux il nécessite une capacité de recul, de synthèse et d'abstraction que n'ont pas nos élèves (raisonner en système, éliminer les conversions et les transferts peu importants pour se concentrer sur la vue synthétique de ce qui se passe). Je pense plus simple de mettre toutes les étapes, ce qui pose le problème des flèches, on est d'accord.
« Comme le feu de la pierre ne sort, Sans la frapper du fer par violence : Semblablement sans faire grand effort, La Vérité ne sort en évidence. »
Guillaume De La Perrière 1553.
Aranel53
 
Messages: 5918
Inscription: 26 Fév 2010, 16:42
Localisation: Sud de la Drôme
Académie: Grenoble
Poste: Enseignant en Collège/Lycée

Suivante

Retourner vers 3e - L'énergie et ses conversions

Qui est en ligne

Utilisateurs parcourant ce forum: Aucun utilisateur enregistré et 1 invité