L'énergie : vocabulaire et schématisation

[Aranel53]

Bon je me dis que dès que j'ai le temps, je tente de faire tous les principaux cas possibles, en phrases et en diagrammes, histoire d'avoir une base pour se mettre d'accord...

ça servirait à des gens ?

[LAURENTP]

Bonjour,

Cela m'intéresse grandement

[ppgaza]

Très bonne idée ! Je pense que certains cas vont amener des discussions...

Voici ceux que j'utilise. L'ordinateur est un peu tiré par les cheveux, il nécessite discussion avec les élèves.

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[znamrv]

L'ordinateur est un peu tiré par les cheveux, il nécessite discussion avec les élèves.

Ben non, l'ordinateur n'est pas tiré par les cheveux... du point de vue énergétique, c'est un radiateur et une lampe.

[Aranel53]

Mmmmmh... Sur l'idée de ne pas parler de transferts en collège, on retrouve pourtant explicitement le concept dans les attendus de fin de cycle :

Attendus de fin de cycle
- Identifier les sources, les transferts, les conversions et les formes d’énergie.
- Utiliser la conservation de l’énergie.

Ou bien que :

Les activités proposées permettent de différencier transferts et conversions d’énergie et de souligner que toutes les formes d’énergie ne sont pas équivalentes ni également utilisables.

Même si dans le programme il y a encore la confusion entre les formes d'énergie et les transferts, alors qu'ils insistent pour les différencier... On voit que ça a été fait soigneusement ça, tiens ! ch'tejure...

Ppgaza, le consensus précédent dans cette discussion était qu'on ne mettait que des modes de transferts d’énergie sur les flèches, les formes d'énergie étant réservées aux rectangles, donc aux réservoirs d'énergie. Ce qui permet de bien distinguer le phénomène de transfert de la forme d'énergie qui augmente dans le rectangle final et qui diminue dans le rectangle initial .
((pour ma part il y a quelques années, je voulais définir les transferts comme des formes d'énergies qui se déplacent, ce qui est un problème à la fois conceptuel et pédagogique qu'il faut clairement éviter à mon avis. Dans quelques cas ça marcherait : boule de billard qui en tape une autre on pourrait dire transfert d'énergie cinétique, truc qui refroidit on pourrait dire transfert d'énergie thermique, mais pour tous les autres cas, il n'y a pas la même forme d'énergie au départ et à l'arrivée... et l'énergie n'est pas un "fluide qui avance" c'est "l'idée que la possibilité de changement est quantifiée et se conserve" ))

J'essaye de faire une série de schémas ce soir.

[Aranel53]

Bon, je suis irrécupérable...

- transfert thermique : phénomène permettant de modifier l'énergie thermique du système initial ou final par convection, conduction ou rayonnement

Pour continuer dans la diptérosodomie, si on parle de convection comme un des transferts thermiques, on abandonne l'idée de définir un transfert comme le phénomène permettant d'augmenter l'énergie quelque part en la diminuant ailleurs... ?
Car dans l'immense majorité des cas, le fluide convectif fait partie du système considéré, donc on n'est plus dans un transfert si on reste dans le même système. Ou bien on a deux systèmes différents et le fluide qui est entre les deux, mais ça ne change que la vitesse du transfert, pas sa nature au début et à la fin...

Je chauffe de l'eau dans une casserole. Le transfert thermique entre la casserole et l'eau c'est la conduction, pas la convection, la convection c'est une conséquence de la conduction qui va me brasser le mélange, ok. Mais je ne peux pas démarrer de convection sans conduction, et la convection c'est pas un passage de l'énergie entre la casserole et l'eau, c'est au sein même de l'eau. Du coup pourquoi on classerait ça comme un transfert entre la casserole et l'eau ?
Pareil si je chauffe une pièce avec un radiateur d'un côté et un mur froid de l'autre, je vais perdre davantage d'énergie qu'en faisant l'inverse à cause des courants de convection mais c'est pas la convection elle même le transfert, c'est la conduction thermique entre le radiateur et de l'air. Le fait que je déplace le fluide change les équations et la vitesse de mon transfert mais c'est pas un phénomène de transfert foncièrement différent à mes yeux.

Et si j'ai de l'air entre deux vitres, ok là je regarde le transfert d'énergie entre les deux vitres, l'air n'est pas dans mon système de départ ni d'arrivée, ok dans ce cas c'est bien un transfert mais le transfert thermique est juste modifié et accéléré par la convection mais ne change pas vraiment de "nature". ((Quoique... à la relecture, qu'est ce que ça veut dire... ? beuh. pas sûr que j'arrive bien à me convaincre moi même... mais ça me gêne... ))

Je résume ça en :
- "pour bouger molécules, il faut chocs sur molécules" = conduction.
- "pour bouger molécules, il faut la bonne onde électromagnétique sur molécules" = rayonnement.

Mais si on a :
- " la molécule se barre après le choc ou le rayonnement car on a un fluide, une modification de la masse volumique et qu'on est dans un champ de pesanteur" ?

Bein, pour moi c'est plus vraiment une histoire de mode de transfert d'énergie, je dirais bien que oui ça arrive et ça change les choses mais que c'est pas bien différent... C'est une conséquence qui n'a à peu près rien à voir avec le transfert d'énergie qui nous intéresse ici. Alors, oui ça change plein de trucs et c'est pas pareil à modéliser la conduction et la convection mais si on parle de type de transferts différents à des élèves, c'est pas bien honnête de dire que c'est un autre mode comme si c'était un phénomène complètement différent, si ?

Il n'y a que moi que ça choque ?

Bon, après avoir dit ça, OK vu que dans TOUS les cours, les livres et le reste on parle des trois "transferts thermiques", faut bien englober tout ça, mais bon, à mon avis c'est pas mal de dire que la convection est une conséquence de la conduction et que c'est pratique de la distinguer mais que ce n'est pas un mode différent d'agitation des molécules.

En gros ça reviendrait à considérer comme un transfert thermique "à part" le fait de se lancer une patate chaude à tour de rôle ? pourquoi pas...

Bref, comme d'hab, on peut raconter ça aux élèves qui risqueraient de bloquer sur des détails mais bon, on ne pourra pas faire des définitions bien propres de toutes façons.

EDIT : Ok je viens de creuser un peu et c'est exactement ça, la convection est le mélange de l'advection et de la conduction... pffff. C'est loin tout ça, pourtant je suis tombé dessus à l'agreg, comme quoi on en oublie des trucs en quelques années... euh... ça fait... euh... bientôt huit ans ! argh...

[Aranel53]

Voilà mes premiers diagrammes pour la production d'électricité.
Simplifié et (un peu) détaillé.
Pas de rectangle final car pour la production électrique c'est la possibilité de transfert électrique qui est souhaitée et que c'est le convertisseur d'après qui va définir l'énergie finale qui augmentera. (même si au final on se retrouve en quasi totalité avec de l'énergie thermique à la fin).

[Aranel53]

Détaillé :

[physix]

Tes élèves risquent ne pas pouvoir répondre à certaines questions du brevet.

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[znamrv]

Tes élèves risquent ne pas pouvoir répondre à certaines questions du brevet.

Le brevet est-il une fin en soi ? fait-on notre travail "pour le brevet" (c'est de la provoc, hein, ta remarque est justifiée...)
D'autre part, il serait grand temps d'avoir des sujets (brevet et bac) un minimum rigoureux sur le sujet de l'énergie.

Bon, j'étais venu ici pour mettre un lien vers l'animation Phet sur le sujet, qui reprend les cubes de Feynman, pas pour polémiquer.
https://phet.colorado.edu/sims/html/ene ... es_en.html

@Aranel : plutôt convaincant la réflexion sur la convection (mais je n'ai pas creusé, 9 ans déjà...)