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Exercices

Exercice corrigé

8

Analyse énergétique du fonctionnement d’une lampe torche.

On fait fonctionner une lampe torche avec des piles. Elle fonctionne grâce à une pile LR6 qui permet à une ampoule de s’allumer. Au bout de quelques heures, la lampe s’éteint.

Étapes de la méthode

  • Faire la liste des composants du dispositif.
  • Identifier dans cette liste ceux qui doivent être renouvelés ou rajoutés régulièrement (réservoirs) de ceux qui chauffent et qu’on ne remplace que s’ils sont cassés (convertisseurs).
  • Analyser l’énoncé et trouver la cause de la fin du transfert de l’énergie : soit le dispositif a fonctionné suffisament longtemps pour transférer toute l’énergie de son réservoir ; soit un évènement particulier a endommagé un convertisseur d’énergie.
  • Identifier les nouveaux réservoirs d'énergie. Pour cela, repérer les systèmes présents pour lesquels une grandeur physique a augmenté, ce qui correspond à un gain d’énergie.

Corrigé :

  • La pile est le système réservoir d’énergie. L’ampoule est le système convertisseur d’énergie.
  • La lampe s’est éteinte car la pile a transféré toute son énergie.
  • L’énergie présente dans la pile au départ a été transférée dans l’environnement.

Je m'entraine

10

Reconnaitre les formes d’énergie.

15

Grillades en famille.

Emma fait un barbecue en famille et aide ses parents qui s’occupent de la cuisson des aliments. « C’est fou ! » se dit-elle en se rappelant son cours de Physique-Chimie. Dans cette situation du quotidien, il y a au moins trois formes d’énergie : énergie chimique, énergie lumineuse et énergie thermique.
16

Énergie propre et énergie verte.

L’énergie exploitée grâce aux panneaux solaires, aux éoliennes et aux centrales hydroélectriques est souvent appelée énergie verte ou énergie propre.

Une notion, trois exercices

J'approfondis

19

La biomasse.

La biomasse correspond à l’ensemble des espèces végétales et animales présentes sur Terre. L’utilisation la plus répandue de la biomasse est celle du bois en tant que combustible. Un des avantages principaux de la biomasse est que la quantité de dioxyde de carbone émise par son exploitation est absorbée lors de la croissance des plantes. Le dioxyde de carbone est un gaz polluant responsable de l’effet de serre.
20

L’énergie, du barrage jusqu’à la maison.

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La pendule Atmos (1).

La pendule Atmos est une pendule qui ne nécessite pas d’être remontée, contrairement aux autres pendules. On peut résumer son fonctionnement avec la chaine énergétique suivante : une capsule hermétique reçoit de l’énergie thermique et mécanique de l’environnement. Cette énergie est ensuite transmise à la pendule sous forme d’énergie mécanique. La pendule transmet ensuite de l’énergie à l’environnement sous forme d’énergie thermique.
22

La pendule Atmos (2).

La pendule Atmos est une pendule qui ne nécessite pas d’être remontée. Ses besoins en énergie sont 60 000 000 plus faibles que ceux d'une ampoule de 15 watts. Une pile LR6 (AA) permet à une ampoule de 15 watts de fonctionner pendant 1 000 s.
23

Eau chaude et eau froide.

Martin réalise une expérience. Il sépare un aquarium en deux à l’aide d’une plaque en verre. Il remplit ensuite une moitié de l’aquarium avec de l’eau froide et l’autre avec de l’eau chaude. Il revient vingt minutes plus tard et s’aperçoit que l’eau dans les deux compartiments est à la même température. Pourtant, il n’y a aucune fuite d’un compartiment à l’autre.
24

Les réserves mondiales d’uranium.

Les réserves mondiales d’uranium sont estimées à 5 360 000 tonnes. L’Australie possède 31 % de ces réserves. La consommation annuelle mondiale d’uranium est de 65 900 tonnes.
25

Des « pertes » d’énergie.

Le terme de « perte » d’énergie est employé couramment. On l’utilise surtout pour parler de l’isolation des bâtiments. La « perte » d’énergie correspond alors à un transfert d’énergie thermique depuis le batiment vers l’environnement externe.
26

Une barre énergétique.

On peut lire sur l’étiquette d’une barre de céréales l’information suivante : Valeur énergétique pour 100 g : 344 kcal/ 1440 kJ. La masse d’une barre de céréales est de 50 g.
27

Les piles rechargeables.

Les piles rechargeables reçoivent et transfèrent de l’énergie sous forme électrique. Un chargeur permet de les recharger lorsqu’elles sont épuisées. Le stockage de l’énergie dans les accumulateurs se fait par le biais d’une transformation chimique provoquée par le courant électrique.
28

Faire du vélo.

Sarah essaye de comprendre comment les freins de son vélo lui permettent de s’arrêter. Elle s’aperçoit après avoir freiné que les patins des freins ainsi que la jante de sa roue ont chauffé.

Je résous un problème

Pour actionner une lampe dynamo, il faut faire tourner sa manivelle. Ce mouvement (énergie mécanique) permet de transférer à la dynamo, de l’énergie initialement stockée dans le corps.
La dynamo transfère ensuite cette énergie à un accumulateur par transfert électrique. L’accumulateur permet de stocker l’énergie.
L’énergie est ensuite communiquée à l’ampoule par transfert électrique.
L'énergie reçue est alors transmise à l'environnement sous forme d'énergie lumineuse et thermique.
Doc. 1
Une dynamo manuelle.

Exercices supplémentaires

La voiture mécanique.

Louise a trouvé un ancien jouet chez ses grand-parents : une voiture mécanique.
Pour faire avancer la voiture, il faut tourner plusieurs fois une clé et poser la voiture lorsque l’on relâche la clé : celle-ci va alors avancer.
Intriguée par ce fonctionnement, Louise démonte avec précaution la voiture pour essayer de découvrir ce qu’il se passe.
Elle constate que lorsqu’elle tourne la clé, elle comprime un ressort, et que lorsque la voiture a fini d’avancer, le ressort est détendu.

La machine à vapeur.

La machine à vapeur fait partie des inventions qui ont propulsé l’humanité dans l’ère industrielle.
La machine à vapeur permet de faire tourner des rouages en utilisant la combustion du charbon. C’est grâce à elle que les premiers trains ont vu le jour.

L’énergie nucléaire.

Les centrales nucléaires sont la principale source d’électricité en France. La fission de l’uranium 235 est le processus à l’origine du fonctionnement des centrales nucléaires.
L’utilisation de l’uranium 235 comme réserve énergétique a pour avantage de ne pas produire de CO2 mais produit des déchets radioactifs.

Parcours de compétences

Parcours de compétences

Aucune machine à mouvement perpétuel n’a réellement fonctionné indéfiniment sans apport d’énergie. Ne pouvant éviter le micro-frottement et le transfert d’énergie à l’environnement, toutes se sont finalement arrêtées.

Niveau 1 - Je comprends le contexte scientifique de la situation proposée.

Coup de pouce : Qu’est-ce qu’une machine à mouvement perpétuel ? Relis l’énoncé.

Niveau 3 - J’identifie et je formule un problème scientifique pertinent.

Coup de pouce : Quel phénomène impliquant l’énergie arrête finalement les machines testées ? Quelle en est sa cause ?

Niveau 2 - Dans la situation proposée, je repère des éléments qui posent problème.

Coup de pouce : Qu’arrive-t-il à chaque machine testée ?

Niveau 4 - Je formule clairement le problème que j’ai identifié pour me permettre de le résoudre.

Coup de pouce : Quelle question faut-il poser à quelqu’un qui affirme avoir construit une vraie machine à mouvement perpétuel ?
CACHER LES INFORMATIONS

La chaine énergétique du fonctionnement de la lampe dynamo.

La chaine énergétique du fonctionnement de la lampe dynamo.
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