L'énergie : vocabulaire et schématisation

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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede gts2 » 21 Fév 2021, 17:37

Oui, pardon pour les 3e, je n'avais pas fait attention.
Quand vous traitez les centrales nucléaires, vous faites comment ?
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Galilée » 21 Fév 2021, 19:38

Avant de lire ce forum je parlais de l'énergie thermique qui sort du réacteur et qui est fournie par l'uranium, sans parler ni d'énergie chimique ni d'énergie nucléaire. Il est clair que ce n'était pas correct et que je ferai autrement cette année.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 21 Fév 2021, 20:22

Galilée a écrit:Oui tu as raison pour nucléaire mais Aranel disait dans un document que "l'énergie nucléaire est une forme d'énergie chimique puisqu'elle est reliée à l'énergie retrouvée dans le noyau des atomes ". Et Xavier disait qu'il n'y a que 4 formes d'énergie : cinétique, potentielle, chimique et thermique. Du coup j'avais pas envie de compliqué la chose.
Quant à l'hélice justement la question est "est-ce que l'hélice est un réservoir d'énergie cinétique?"

Tu as dû confondre les interlocuteurs dans la discussion, car je considère que l'énergie nucléaire est clairement à distinguer à notre niveau de l’énergie chimique, en raison de la manière d'y accéder et de son ordre de grandeur.
(Comme je dis aux élèves, quasiment tout ce qui vous ferez dans votre vie, vous blesser, faire du feu, utiliser un explosif, faire un gâteau, couper du bois, conduire une voiture... n'implique que des interactions entre électrons, c'est de la chimie et on ne touche pas au noyau en chimie.)


Ensuite c'est un problème pour la représentation... est-ce qu'il faut mettre en lumière la transformation nucléaire->thermique au sein du soleil avant le transfert vers le panneau solaire ? Est-ce qu'il faut mettre juste "thermique" pour le soleil, ce qui justifie le rayonnement, ou est-ce qu'il faut laisser "nucléaire" initialement ? (quitte à omettre que c'est l'extérieur du soleil qui envoie de la lumière à cause de sa température... ?)

bref : 1) 2) ou 3) ? :mrgreen:
panneau-solaire.PNG
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 21 Fév 2021, 20:29

Galilée a écrit:Bonjour,

je suis en train de préparer mon cours de 3e sur l'énergie et j'aurais besoin de votre éclairage.
Je vous joins la chaîne énergétique de Solar Impulse. Elle est faite à partir du dessin qui est au-dessus.
Je me demande s'il ne faut pas couper cette chaîne en 2 au niveau de la batterie ou si c'est correct ainsi.
Merci

Dans ma vision des choses, je trouve cette chaîne correcte et claire. Mais effectivement, on peut considérer aussi que l'hélice n'est qu'un convertisseur (rotation->translation) et que le but est l'énergie cinétique et potentielle de pesanteur de l'avion...
panneau-solaire-impulse.PNG
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 28 Fév 2021, 10:29

Bon, après avoir relu plus en détail cet article partagé par Xavier29 (j'avais un peu trop survolé la deuxième moitié), on y retrouve en fait tous nos problèmes. Il n'y a pas forcément de réponse mais les problèmes de vocabulaire sont plutôt bien décrits...
https://journals.openedition.org/rdst/916

Une idée que je n'avais pas réellement intégrée -bien que certains l'aient soulevée plusieurs fois ici-, c'est la notion de transport d'énergie.

C'est une notion clé en histoire géographie comme précisé dans l'article car le transport de l'énergie est la clé de beaucoup de fonctionnement de nos sociétés (et des guerres en cours...). Sauf qu'en physique-chimie on en parle pas vraiment.
Et c'est cette idée de différence entre transfert et transport qui permet de retomber sur mon problème avec la convection, qui est davantage un transport d'énergie thermique qu'un transfert, puisque c'est le réservoir qui se déplace. Comme quand on charge la cheminée ou qu'on fait le plein de la voiture. Ce qui amène à distinguer le lieu et le réservoir, pour ne pas aller jusqu'à la notion de système ouvert, qui me semble difficile pour les élèves...
La physique étudie peu la question du transport de l’énergie puisque l’énergie ne subit aucune transformation au cours de ce transport, et donc ne présente pas vraiment d’intérêt pour le physicien. Le transport d’énergie peut être étudié en physique pour modéliser certains phénomènes comme la convection.
[...]
À ce propos, le concept de stockage est au cœur de la distinction entre transport et transfert d’énergie (comme il était au cœur de la distinction entre énergie et transfert d’énergie). En effet, dans le cas du transport d’énergie, c’est le réservoir stockant l’énergie qui est déplacé. Dans le cas du transfert, le réservoir d’énergie n’est pas transporté, bien que l’énergie de ce réservoir soit transférée d’un système à un autre. On pourrait penser que cette distinction entre transport et transfert est anecdotique pour la physique-chimie, or elle est essentielle, notamment dans le cas de l’enseignement de l’électrocinétique.


Donc je crois qu'il va falloir que je me mette à parler de transport... et je vais voir avec les collègues d'histoire-géo pour les briefer un peu sur les formes d'énergie et tenter de voir et comprendre leur approche.

Par contre, je pense que comme dans la modification récente du programme de cycle 3, il faudrait parler de "ressources d'énergie" et pas simplement de sources d'énergie. Les sources d'énergie sont primaires ou secondaires, et la technologie va utiliser les deux indistinctement. Or quand on utilise le vocabulaire "renouvelable" on parle de source primaire d'énergie. Donc soit il faut distinguer directement, soit on garde le côté général au mot "source" et on parle de "ressource" pour la source primaire. Comme ça, on a un vocabulaire qui se rapproche de l'histoire géo et qui a l'avantage d'être déjà chargé implicitement chez les élèves du fait qu'une ressource s'épuise.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 28 Fév 2021, 10:49

Et sinon, j'ai eu mes classes de 5e, sur lesquelles j'ai pu tester les définitions et les exemples que j'ai construits pendant les vacances. L'avantage est qu'on a une relation assez forte et que je leur ai demandé honnêtement de trouver les problèmes de mes définitions par rapport à mes exemples, et qu'ils ne se sont pas privés de dire où ça coinçait...

Sans surprise, fort de leur nombre, ils ont soulevé tous les problèmes ! :mrgreen:

Rappels des définitions proposées :
- transfert thermique : phénomène permettant de modifier l'énergie thermique du système initial et final. (par convection, conduction ou rayonnement dans certains cas)
- transfert par rayonnement : phénomène permettant de modifier l'énergie du système initial ou final à l'aide d'ondes électromagnétiques (souvent de la lumière)
- transfert mécanique : phénomène permettant de modifier les énergies cinétique ou potentielles du système initial ou final (par action de forces)
- transfert électrique : phénomène permettant de modifier l'énergie du système initial ou final à l'aide de la circulation d'un courant dans un circuit.


- "Monsieur, si le soleil il perd de l'énergie thermique en envoyant du rayonnement qui chauffe la terre, c'est du rayonnement, mais c'est un transfert thermique ! On écrit quoi sous la flèche ? "
- "Monsieur, si l'enfant est poussé vers le haut par le trampoline, c'est un transfert mécanique. Mais on écrit quoi dans la forme d'énergie à l'arrivée ? Cinétique ou potentielle de pesanteur ? Car il gagne de la vitesse avant de monter ? "
- "Monsieur le chocolat en train de fondre dans la casserole, c'est bien un transfert thermique, mais si le chocolat a fondu, c'est l'énergie chimique qui est modifiée, ça va pas avec la définition !"

Bref, on se retrouve avec le problème des transformations/conversions au sein de notre réservoir juste avant ou juste après le transfert. Le chocolat ne fond "qu'après" avoir reçu assez énergie thermique pour décrocher les liaisons entre les molécules de beurre de cacao, donc on a bien un transfert thermique suivi d'une transformation au sein du chocolat.

Les élèves ont vu le problème, ont vu que les phrases c'était long, on vu que les schémas c'était pas si clair, et préfèrent ma méthode initiale de faire les phrases avec "devient" ou "provient de" qui escamote les transferts mais qui permet de tout dire facilement.

"L'énergie thermique de la casserole diminue et devient de l'énergie thermique du chocolat qui devient énergie chimique du chocolat qui augmente".
à l'envers :
"L'énergie chimique du chocolat augmente et provient de l'énergie thermique du chocolat qui provient de l'énergie thermique de la casserole".

L'avantage du raisonnement à l'envers et qu'il permet de "facilement" trouver l'origine de l'énergie et comme on remontre l'arbre, on n'a pas à parler des transformations ou des transferts qui n'ont pas abouti à ce qu'on veut. Je trouve que ça permet d'éviter de se disperser trop au début.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Galilée » 28 Fév 2021, 10:58

Balèzes tes élèves de 5e, je vais demander ma mut dans à Grenoble ;-)
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 28 Fév 2021, 21:32

Aranel53 a écrit:- "Monsieur, si le soleil il perd de l'énergie thermique en envoyant du rayonnement qui chauffe la terre, c'est du rayonnement, mais c'est un transfert thermique ! On écrit quoi sous la flèche ? "


Quand je présente les transferts d'énergie, je dis qu'il n'y a que 2 sortes : transfert thermique et transfert mécanique (en explicitant et donnant des exemples), mais que généralement on décline chacun en Transfert thermique + rayonnement / Transfert mécanique + transfert électrique.
transferts.png


Aranel53 a écrit:- "Monsieur, si l'enfant est poussé vers le haut par le trampoline, c'est un transfert mécanique. Mais on écrit quoi dans la forme d'énergie à l'arrivée ? Cinétique ou potentielle de pesanteur ? Car il gagne de la vitesse avant de monter ? "


J'aurais dit : le transfert cesse au moment où l'enfant n'est plus en contact avec le trampoline, donc durant le transfert c'est l'énergie cinétique de l'enfant qui augmente. Pour l'énergie potentielle, il faut définir l'altitude où elle est nulle, ce sera celle où il n'est plus en contact avec le trampoline, c'est à dire au début du "vol".

Aranel53 a écrit:- "Monsieur le chocolat en train de fondre dans la casserole, c'est bien un transfert thermique, mais si le chocolat a fondu, c'est l'énergie chimique qui est modifiée, ça va pas avec la définition !"


Excellent exemple ! Un transfert thermique a lieu entre la casserole et le chocolat :
- quand il est en train de changer d'état, c'est son énergie chimique qui augmente (à supposer que sa température varie peu) ;
- avant le début du changement d'état c'est son énergie thermique qui augmente, toujours grâce au transfert thermique.
Il y a bien dissociation entre le mode de transfert et la forme d'énergie qui varie.

Aranel53 a écrit:Le chocolat ne fond "qu'après" avoir reçu assez énergie thermique (...)


J'évite de dire qu'un système reçoit de l'énergie "thermique", "mécanique", ou autre, mais plutôt qu'il reçoit de l'énergie ... par transfert thermique.
Encore une fois, dissocier transfert et forme d'énergie, par exemple l'effet joule c'est bien un conducteur qui voit son énergie thermique augmenter en recevant de l'énergie par transfert électrique.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede Aranel53 » 01 Mar 2021, 09:04

xavier29 a écrit:Quand je présente les transferts d'énergie, je dis qu'il n'y a que 2 sortes : transfert thermique et transfert mécanique (en explicitant et donnant des exemples), mais que généralement on décline chacun en Transfert thermique + rayonnement / Transfert mécanique + transfert électrique.

Je n'aime pas trop cette formulation mais présentée comme ça elle se défend...

xavier29 a écrit:J'aurais dit : le transfert cesse au moment où l'enfant n'est plus en contact avec le trampoline, donc durant le transfert c'est l'énergie cinétique de l'enfant qui augmente. Pour l'énergie potentielle, il faut définir l'altitude où elle est nulle, ce sera celle où il n'est plus en contact avec le trampoline, c'est à dire au début du "vol".

Et bien quand on regarde ce qui se passe dans le trampoline, l'enfant gagne de la vitesse mais il monte aussi en même temps avant de ne plus être en contact avec la toile.
Et si on met l'altitude zéro comme tu dis, on se retrouve avec une énergie potentielle négative en dessous quand la toile s'enfonce ?
Bof.
Dans cet exemple, mettre énergie mécanique dans le rectangle se justifierait, vu qu'en plus l'énergie potentielle de pesanteur de l'enfant n'est pas stockée "longtemps" ici.

xavier29" a écrit:J'évite de dire qu'un système reçoit de l'énergie "thermique", "mécanique", ou autre, mais plutôt qu'il reçoit de l'énergie ... par transfert thermique.

Tout à fait ! Les restes de fonctionnement ancien qui ressurgissent quand on ne fait pas attention ! :mrgreen:

Mais c'est vrai qu'en calorimétrie, à force de dire Q1 = Q2 on dit vraiment que l'énergie thermique de l'un est passée dans l'autre... mais c'est effectivement un abus de langage.


- Il me reste un exemple difficile que je n'ai pas eu le temps de corriger avec eux : le bac à glaçons. Car pour mettre les flèches dans le bon sens il faut raisonner à l'envers. Comme le congélateur est froid c'est plus qui reçoit le transfert thermique, donc son énergie thermique augmente, donc l'énergie chimique de l'eau diminue. J'espère ensuite qu'il pourront faire le lien quand on fera glace/sel et courbe de solidification de l'eau pour expliquer le plateau. C'est ça mon but en fait dans toute cette histoire. ;)
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede annel75 » 02 Mar 2021, 14:51

Bonjour à tous,

je suis enseignante stagiaire cette année au collège.
Je prépare ma séquence d'enseignement sur l'énergie pour les 6ème.
J'ai donc lu avec beaucoup d'intérêt toutes les réflexions de cette discussion. Avant cela j'ai fait mes propres recherches également afin d'adopter un vocabulaire cohérent et rigoureux.

J'ai fini par survoler les dernières pages de la discussion, peut-être alors qu'un message m'a échappé.
En voyant que vous êtes toujours actifs en mars 2021, j'aimerais pouvoir vous poser une question.
Vous recensez 5 formes d'énergie :
chimique
nucléaire
thermique
cinétique
potentielle

Pourtant, un condensateur est capable de stocker de l'énergie sous forme électrostatique. Ne faudrait-il pas ajouter à cette liste de formes d'énergie "l'énergie électromagnétique" ?
Qu'en pensez-vous ?

Sinon, merci pour toutes les réflexions très instructives que vous avez partagées dans cette discussion.
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