L'énergie : vocabulaire et schématisation

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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede rhummm1 » 11 Avr 2017, 08:47

Question bête du coup : distingue-t-on le transfert thermique du transfert par rayonnement (qui, il me semble, est un mode de transfert thermique...) ?
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede dr75 » 11 Avr 2017, 09:51

La pile est une source d'énergie.
Le travail électrique est le mode de transfert.
La lampe, le moteur, etc sont les convertisseurs.

Bien d'accord mais attention je n'ai pas dit que la pile est le convertisseur d'énergie mais le lieu où se passe la conversion. En le disant, il y a quand même besoin de se poser un peu là-dessus. Dans la pile il y a bien conversion de l'énergie chimique stockée dans les réactifs en énergie thermique "stockée" dans le "milieu extérieur", celle-ci transférée par transfert thermique, une autre partie de cette énergie chimique se retrouve dans les stockée dans les produits sous forme chimique et enfin, une autre partie est transférée sous forme de travail électrique.
Et on en revient à ma question : la source (on en l'abordera pas ainsi si on ne rentre pas dans l'étude de la pile bien sûr) sont les réactifs et il y a bien une conversion d'énergie au sein de la pile....

Idem pour le foyer de la combustion dans une centrale thermique.... La chaleur provient de la transformation chimique, la source sont les réactifs mais peut-on désigner un convertisseur ? La question étant au final la même que pour le cas de la pile, la formalisation précise qui prend en compte le fait qu'il y a une transformation chimique et que c'est grâce à ce processus que les conversions s'effectuent.... Mais un processus n'est pas un système...
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede dr75 » 11 Avr 2017, 09:57

@rhummm1
Alors je pense me ranger du côté de Xavier29 malgré les différentes capsules que l'on peut trouver sur le web, ie être rigoureux et placer le rayonnement dans les modes de transfert thermiques et non pas dans la catégorisation au niveau du travail. Dans les diagrammes énergétiques, préciser rayonnement quand il s'agira de lumière émise dans le visible, donc écrire transfert thermique par rayonnement ou rayonnement tout court.
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede rhummm1 » 11 Avr 2017, 10:42

Donc tu distingues transfert thermique et rayonnement (comme dans le diagramme présenté par xavier29 pour la lampe) ou tu ne fais inscrire que transfert thermique par rayonnement ?
Et quid de la conduction ? On pourrait en parler avec les changements d'état. OK, restons peut-être un peu simples pour une première année :D
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 11 Avr 2017, 15:37

rhummm1 a écrit:Question bête du coup : distingue-t-on le transfert thermique du transfert par rayonnement (qui, il me semble, est un mode de transfert thermique...) ?


Je n'ai pas été rigoureux dans le schéma précédent, j'aurai du mettre l'intitulé complet : "transfert thermique par rayonnement". Il est tellement souvent abrégé en "rayonnement" que j'ai laissé ainsi. Voir le message ci-dessus.

D'ailleurs on pourrait se poser la question de l'intérêt de distinguer les modes de transfert thermique, mais la réponse est simple : c'est utile pour distinguer l'énergie "utile" de l'énergie dissipée (ou perdue). Dans le cas de la lampe, c'est l'énergie transférée par rayonnement qui est utile.

dr75 a écrit:Bien d'accord mais attention je n'ai pas dit que la pile est le convertisseur d'énergie mais le lieu où se passe la conversion. En le disant, il y a quand même besoin de se poser un peu là-dessus. Dans la pile il y a bien conversion de l'énergie chimique stockée dans les réactifs en énergie thermique "stockée" dans le "milieu extérieur", celle-ci transférée par transfert thermique, une autre partie de cette énergie chimique se retrouve dans les stockée dans les produits sous forme chimique et enfin, une autre partie est transférée sous forme de travail électrique.


Pardon j'étais parti sur une autre interprétation de ta remarque, que j'avais déjà entendue dans mon établissement.
Oui la pile chauffe et transfère de l'énergie à son environnement par transfert thermique.

dr75 a écrit:Et on en revient à ma question : la source (on en l'abordera pas ainsi si on ne rentre pas dans l'étude de la pile bien sûr) sont les réactifs et il y a bien une conversion d'énergie au sein de la pile....

Idem pour le foyer de la combustion dans une centrale thermique.... La chaleur provient de la transformation chimique, la source sont les réactifs mais peut-on désigner un convertisseur ? La question étant au final la même que pour le cas de la pile, la formalisation précise qui prend en compte le fait qu'il y a une transformation chimique et que c'est grâce à ce processus que les conversions s'effectuent.... Mais un processus n'est pas un système...


Je pense qu'on retombe sur une de nos conclusions précédentes : lorsqu'il y a une conversion d'énergie sans transfert entre deux systèmes (qu'on ne peut pas distinguer source et convertisseur), il n'y a pas lieu de le formaliser sous forme de diagramme énergétique, ou alors il reste une formalisation à inventer :) .
Exemples :
- en mécanique : l'objet en chute libre. L'énergie potentielle est convertie en énergie cinétique, sans qu'on puisse distinguer convertisseur et source, donc pas de transfert entre ces deux systèmes.
- en chimie : lors d'une transformation chimique (combustion, oxydoréduction des piles). Une partie de l'énergie chimique des substances est convertie en énergie thermique, sans qu'on puisse distinguer convertisseur et source, donc pas de transfert entre ces deux systèmes.

Qu'en pensez vous ?
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede dr75 » 11 Avr 2017, 16:26

Peut-on définir les réactifs comme le système ? On tombe sur un débat contenant/contenu dans cette situation.
La source d'énergie, ce sont les réactifs qui eux se trouvent dans la pile. La pile n'est donc pas la source d'énergie....
Même problème si on veut traiter du diagramme énergétique d'une centrale nucléaire ou thermique... La source d'énergie est le combustible fossile ou l'uranium et non l'endroit où a lieu la combustion...
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 11 Avr 2017, 18:59

dr75 a écrit:Peut-on définir les réactifs comme le système ?


Ca ne suffit pas : on peut définir les réactifs comme système "source d'énergie chimique", mais quel est le système qui reçoit l'énergie et voit son énergie thermique augmenter ? Les produits ? A t=0, c'est ... rien, la transformation n'a pas débutée. Au cours de la transformation, on ne peut pas distinguer réactifs et produits du point du vue énergétique : les réactifs restant ET les produits formés voient leur énergie thermique augmenter.

dr75 a écrit: On tombe sur un débat contenant/contenu dans cette situation.
La source d'énergie, ce sont les réactifs qui eux se trouvent dans la pile. La pile n'est donc pas la source d'énergie....
Même problème si on veut traiter du diagramme énergétique d'une centrale nucléaire ou thermique... La source d'énergie est le combustible fossile ou l'uranium et non l'endroit où a lieu la combustion...


Ca ne me semble pas un obstacle d'apprentissage, voire le contraire car de la même manière bien que ce soit l'énergie cinétique du "rotor" du moteur qui augmente, on met "moteur" et ce n'est pas trop gênant. Si ?

Pour la centrale thermique, pour une meilleure compréhension des élèves, au départ du diagramme je mets l'énergie thermique. Produite dans la chaudière ou le réacteur et permet la mise en mouvement de l'eau, puis qui met la turbine et l'alternateur en mouvement à leur tour. J'explique que cette énergie thermique initiale provient de la combustion de substances (hors nucléaire). Ca me semble scientifiquement exact, les élèves comprennent bien. De mon côté j'ai conscience de ne pas aller jusqu'à dire que l'énergie chimique des substances est convertie en énergie thermique au sein du système, mais si on veut rester concis, il faut bien s'arrêter à un moment de la chaine : on pourrait aussi indiquer sous quelle forme était l'énergie avant d'être stockée sous forme chimique dans les combustibles :) .
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede dr75 » 12 Avr 2017, 14:02

Merci mais du coup, je suis vraiment très ennuyé par rapport au premier schéma pour la combustion que je t'ai envoyé en MP car je pense vraiment qu'il est important pour les élèves de pouvoir avoir un schéma résumant ce qu'il se passe... Toujours aussi dans l'idée cf type de diffusion) de ne pas encore augmenter un peu plus les confusions et manque de rigueur....
Je suis donc preneur de bonnes idées et compromis....

Pour les centrales, on rejoint le second schéma que je t'ai envoyé mais, je pense important de stipuler la source primaire d'énergie. Sinon on est quasi sur le diagramme de l'alternateur...

[url]on pourrait aussi indiquer sous quelle forme était l'énergie avant d'être stockée sous forme chimique dans les combustibles :)[/url]
lol : oui effectivement mais mentionner la source primaire d'énergie paraît être un bon début.

Enfin dans le cas d'une centrale hydraulique, je pense que l'on peut envisager la conduite forcée comme le convertisseur d'énergie :)
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede ricky » 13 Avr 2017, 11:29

Bonjour!
Merci pour cette discussion très passionnante et très utile....
je viens de consulter des nouveaux specimens cycle 4...je vous en donne un extrait :
"le feu fournit de l'énergie thermique (chaleur) et lumineuse"....on est loin du compte! :roll:

bref petite question pour compléter:

lors du transfert entre 2 systèmes sources 1 et 2, la forme d'énergie dont le stock diminue dans le 1 est-elle forcément identique à la forme d'énergie dont le stock augmente dans le 2? Dans la négative avez vous des contre-exemples?

Merci d'avance!
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Re: L'énergie : vocabulaire et schématisation

Messagede xavier29 » 13 Avr 2017, 16:27

ricky a écrit:bref petite question pour compléter:

lors du transfert entre 2 systèmes sources 1 et 2, la forme d'énergie dont le stock diminue dans le 1 est-elle forcément identique à la forme d'énergie dont le stock augmente dans le 2? Dans la négative avez vous des contre-exemples?


Intéressante question (tu veux dire sans système convertisseur intermédiaire, je suppose).
Au départ je pensais que non, mais finalement je me dis que oui :) : sans convertisseur, la forme d'énergie qui diminue dans le 1 est la même que celle qui augmente dans le 2.

Prenons le cas suivant : un objet A tombe sur un objet B et le déforme. La déformation crée un échauffement, par exemple une barre de métal est pliée. Pas de convertisseur dans ce cas là il me semble.
Deux façons de voir la chose :
1(réponse non à ta question) : l'énergie cinétique de l'objet A diminue, l'énergie thermique de l'objet B augmente, le transfert se fait par travail d'une force.
2(réponse oui à ta question) : lors du choc, l'énergie cinétique de l'objet A diminue, l'énergie cinétique de l'objet B augmente, le transfert se fait par travail d'une force. Lors de la déformation de l'objet B, son énergie cinétique devient énergie thermique (changement qui se passe au sein du système B).

Laquelle vous semble la plus pertinente ?

Il y a aussi une troisième façon de voir ce cas : le second principe de la thermo dit qu'un système fermé ne peut échanger de l'énergie que par transfert thermique ou transfert mécanique. C'est "fermé" qui est important ici. On peut donc aussi considérer que le système B n'est pas fermé, et que lors du choc l'objet A entre dans le système B. Le système B gagne donc de l'énergie grâce à celle apportée par le système A, sans transfert entre deux systèmes.
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