L'énergie : vocabulaire et schématisation

[Aranel53]

Je pense que tu peux poster ton activité dans un fil dédié,il y aurait de quoi discuter pour l'améliorer, je pense.

Pour le problème du pingouin on est exactement dans le problème évoqué au dessus. Si ta définition de transfert est comme moi "phénomène permettant d'augmenter l'énergie d'un objet car un autre objet perd de l'énergie en même temps" alors ce n'est pas un transfert, c'est un transport.

L'énergie présente dans la chair de poisson n'est pas "transférée" par un phénomène particulier, ce sont les molécules contenant cette énergie chimique qui se déplacent jusqu'au système digestif du pingouin.

C'est le même cas que faire le plein d'une voiture à essence, charger une bûche dans une cheminée, ou un pétrolier qui arrive dans un port. Énergétiquement, il ne se passe rien entre deux objets différents, donc pour moi ce n'est pas un transfert.

Donc comme présenté au dessus, on peut mettre une flèche courbe par exemple sur un schéma, mais en expliquant que ce n'est pas comme les autres cas puisque l'énergie reste liée à la matière en jeu : le "transfert chimique" n'existe pas. Ou alors il faudrait une autre définition d'un transfert qui englobe le transport, mais moi je n'ai pas réussi à la construire de façon cohérente.

[xavier29]

Pour le problème du pingouin on est exactement dans le problème évoqué au dessus. Si ta définition de transfert est comme moi "phénomène permettant d'augmenter l'énergie d'un objet car un autre objet perd de l'énergie en même temps" alors ce n'est pas un transfert, c'est un transport.
(...)
C'est le même cas que faire le plein d'une voiture à essence, charger une bûche dans une cheminée, ou un pétrolier qui arrive dans un port. Énergétiquement, il ne se passe rien entre deux objets différents, donc pour moi ce n'est pas un transfert.

Même avis qu'Aranel.

Donc comme présenté au dessus, on peut mettre une flèche courbe par exemple sur un schéma, mais en expliquant que ce n'est pas comme les autres cas puisque l'énergie reste liée à la matière en jeu : le "transfert chimique" n'existe pas.

Pas convaincu que ce soit pédagogiquement efficace. Je préfère éliminer tout risque de confusion entre transport de matière et transfert d'énergie. Au collège en tout cas.

[xavier29]

J'ai tenté rapidement de faire une liste exhaustive de convertisseurs en me basant sur la définition disant qu'un convertisseur change le type de transfert. voici ce que ça donne, si vous trouvez d'autres exemples je suis preneur !
Je ne dis pas qu'on doit parler de tout ça en collège, mais c'est pas mal de l'avoir en tête je pense.

J'ai laissé les objets qui fournissent le même type de transfert que ce qu'ils reçoivent, à voir si on les considère vraiment comme des convertisseurs ou pas...

Oui pour moi il faut les considérer comme des convertisseurs... car ils ne fournissent pas le même type de transfert qu'il reçoivent !
Par exemple : une turbine reçoit de l'énergie par transfert mécanique, mais ne fournit pas de l'énergie que par transfert mécanique : elle fournit aussi de l'énergie par transfert thermique (les pertes). Donc c'est un convertisseur.

[Aranel53]

une turbine reçoit de l'énergie par transfert mécanique, mais ne fournit pas de l'énergie que par transfert mécanique : elle fournit aussi de l'énergie par transfert thermique (les pertes). Donc c'est un convertisseur.

Pour moi cette vision de la définition d'un convertisseur ne va pas pédagogiquement. Un convertisseur fait ce qu'on veut qu'il fasse... plus ou moins bien, mais ce n'est pas un convertisseur uniquement parce qu'il ne le fait pas parfaitement bien...

Si on claque des doigts et qu'on créé un truc parfait du genre "suspension electromagnétique à orchidée quantique supraconductrice magique", et bien pouf par définition rendement de 100% !
Et pour toi alors vu qu'on a amélioré le truc à le rendre parfait, ce n'est plus un convertisseur ? Sauf que l'idée de conversion amène l'idée de rendement, donc d'un truc qu'on souhaite. Là, pour la turbine, on souhaite obtenir de la rotation à partir de translation, on ne souhaite pas chauffer l'environnement.
C'est toujours la même machine qu'avant, elle reçoit toujours un transfert mécanique de type translation et elle fournit toujours le transfert mécanique de type rotation qu'on voulait mais l'engin changerait de catégorie ? ... pédagogiquement, c'est bizarre...

A mes yeux, le fait qu'il y ait des pertes plus ou moins grandes ne doit pas changer la définition de l'objet. Et je ne vois pas en quoi ce serait un problème de considérer qu'un convertisseur sort le même type de transfert.

[Aranel53]

Pas convaincu que ce soit pédagogiquement efficace. Je préfère éliminer tout risque de confusion entre transport de matière et transfert d'énergie. Au collège en tout cas.

Certes, mais justement, le problème se pose déjà donc pour moi il faut donner la clé aux élèves qui en auraient besoin.

J'ai souvent la question du transfert chimique de la part des élèves. Du coup on ne peut pas esquiver les situations qui soulèvent ça. Mais effectivement, le mettre sur un schéma c'est pas forcément pertinent.
à ce moment là je dis aux élèves que les phrases, ça devient plus clair que les schémas !

[xavier29]

C'est toujours la même machine qu'avant, elle reçoit toujours un transfert mécanique de type translation et elle fournit toujours le transfert mécanique de type rotation qu'on voulait mais l'engin changerait de catégorie ? ... pédagogiquement, c'est bizarre...

A mes yeux, le fait qu'il y ait des pertes plus ou moins grandes ne doit pas changer la définition de l'objet. Et je ne vois pas en quoi ce serait un problème de considérer qu'un convertisseur sort le même type de transfert.

Je vois ce que tu veux dire, mais je crois qu'on ne peut pas vouloir tout mettre dans la modélisation de ces transferts, de ces conversions d'énergie. Qu'avant/après un convertisseur d'énergie la direction du mouvement change, ou sa vitesse, etc n'entre pas du tout en compte. Le transport de matière non plus. On mélange les objets d'étude là.
Pour moi l'étude énergétique d'un système doit se borner à regarder ce qu'il se passe au niveau de l'énergie. Si le mode de transfert d'énergie ne change pas, pour moi il n'y a pas de conversion d'énergie, donc ce n'est pas un convertisseur... d'énergie .
Qu'une turbine idéale convertisse une forme de mouvement en une autre sans échauffement, très bien, disons que c'est un convertisseur de mouvement, mais pas un convertisseur d'énergie.

[Aranel53]

Oui, carrément, je suis d'accord dans l'absolu.
Mais le problème principal dans cette histoire vient à mon avis du fait qu'en vrai personne ne parle de convertisseurs "d'énergie" comme tu dis. Déjà nous on parle de "convertisseurs de transferts énergétiques" . Et on n'est qu'une poignée à le faire...

En technologie, les élèves verront une chaine énergétique qui est un bazar de mélange effroyable entre énergies, transferts, transports ...

Et pour plein de collègues, ce ne serait pas choquant de dire qu'une pile est un convertisseur d'énergie chimique en énergie électrique...

Le programme parle de "conversions d'énergies" de façon très vague, ce qui correspond à la fois aux cas à un seul objet, aux cas à deux objets, ou davantage, sans préciser la notion de convertisseur.

Du coup c'est compliqué de savoir jusqu'où on doit aller pour s'assurer du meilleur rapport "qualité-prix" sur la compréhension des élèves en regard du temps consacré à ça à la place d'autre chose...

[Lorenzo]

D'accord...

J'ai peur en effet qu'ajouter une flèche courbe pour les transports embrouille encore plus mes élèves.

Il vaut peut être mieux que je commence donc mon schéma avec le pingouin dans un rectangle qui aura en son sein de l'énergie chimique (qu'il a obtenu via son alimentation). Non ?

Ce qui m'embête tout de même c'est que même si c'est un transport vers le pingouin, il y a bien un moment où les muscles puisent dans cette énergie chimique stockée au sein du pingouin pour fournir un travail mécanique. Les muscles du pingouin ont donc reçu un transfert d'énergie en toute logique. Mais quoi ?

[Ben86]

Les muscles du pingouin ont donc reçu un transfert d'énergie en toute logique. Mais quoi ?

Le muscle se contracte sous l'effet d'une impulsion électrique, non ? Ce serait donc un transfert électrique. Mais il y a aussi le mécanisme de combustion des glucides (d'où le besoin de respirer pour alimenter le processus en dioxygène). Est-ce qu'on ne récupère pas de l'énergie des aliments par transfert thermique ? J'avoue que je ne suis pas au point sur les processus biochimiques (voir glycolyse, molécules ATP et ADP, etc.)

Ça donnerait par exemple : [aliments] --> transfert thermique --> ("corps humain") --> transfert électrique --> (muscle) --> transfert mécanique --> (dynamo) --> transfert électrique --> (lampe) --> rayonnement/transfert thermique
(j'ai mis entre crochets les réservoirs d'énergie et entre parenthèses les convertisseurs)

Je suis peut-être complètement à côté de la plaque... Je laisse celles et ceux qui savent confirmer ou infirmer mes dires.

[xavier29]

Ce qui m'embête tout de même c'est que même si c'est un transport vers le pingouin, il y a bien un moment où les muscles puisent dans cette énergie chimique stockée au sein du pingouin pour fournir un travail mécanique. Les muscles du pingouin ont donc reçu un transfert d'énergie en toute logique. Mais quoi ?

Si on ne veut pas trop rentrer dans les détails, on peut le voir comme pour la pile, le muscle est une source d'énergie :
- la pile est une source d'énergie chimique, elle peut céder de l'énergie par transfert électrique
- le muscle est une source d'énergie chimique (l'ATP), il peut céder de l'énergie par transfert mécanique.

Comme sur le diagramme énergétique ci-dessous :

Pile_muscle_sources.png