Qu'est-ce que l'énergie?

L'énergie se manifeste de différentes manières et est liée à la capacité de produire du travail

Énergie

Image de Federico Beccari dans Unsplash

Il n'y a pas de définition exacte de l'énergie, mais en physique, c'est un concept extrêmement important qui représente la capacité de produire du travail ou d'exécuter une action. Le mot est également utilisé dans d'autres domaines scientifiques, tels que la biologie et la chimie.

L'énergie joue un rôle essentiel dans tous les secteurs de la vie, étant la grandeur la plus importante de la physique. Les êtres vivants dépendent de l'énergie pour survivre et l'obtenir par la nourriture, sous forme d'énergie chimique. De plus, les organismes reçoivent également de l'énergie du soleil.

Principe général d'économie d'énergie

En physique, le terme conservation fait référence à quelque chose qui ne change pas. Cela signifie que la variable d'une équation qui représente une quantité conservatrice est constante dans le temps. De plus, ce système dit que l'énergie n'est pas perdue, ne se forme pas et ne peut pas être détruite: elle change simplement.

Unités de puissance

L'unité d'énergie définie par le Système international d'unités est le joule (J), qui est défini comme le travail effectué par une force de Newton dans un déplacement de 1 mètre. Cependant, l'énergie peut également être décrite dans d'autres unités:

  • Calorie (chaux): la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau de 14,5 à 15,5 degrés Celsius. Un joule équivaut à 0,24 calories;
  • Kilowatt-heure (kWh): il est généralement utilisé pour mesurer la consommation électrique (1 kWh = 3,6. 106 J);
  • BTU ( British Thermal Unit ): unité thermique britannique 1 BTU = 252,2 calories;
  • Electron-volt (eV): C'est la quantité d'énergie cinétique gagnée par un seul électron (électron) lorsqu'il est accéléré par une différence de potentiel électrique d'un volt, dans le vide (1 eV = 1,6. 10–19 J).

Types d'énergie

L'énergie est une quantité unique, mais selon la façon dont elle se manifeste, elle reçoit des noms différents. En savoir plus sur les principaux types d'énergie en physique:

Énergie cinétique

L'énergie cinétique est liée à l'état de mouvement d'un corps. Ce type d'énergie dépend de sa masse et de son module de vitesse. Plus la vitesse du corps est grande, plus l'énergie cinétique est grande. Lorsque le corps est au repos, c'est-à-dire que le module de vitesse est nul, l'énergie cinétique est nulle.

Énergie potentielle

L'énergie potentielle est associée à la position occupée par un corps ou à la déformation d'un système élastique. Dans le premier cas, l'énergie potentielle est appelée énergie potentielle gravitationnelle, tandis que dans le second cas, c'est l'énergie potentielle élastique.

L'énergie gravitationnelle potentielle dépend de la masse, de la gravité et de la hauteur du point auquel le corps est analysé. L'énergie potentielle élastique dérive de la constante élastique et de la déformation du ressort en question.

Énergie mécanique

L'énergie mécanique est une énergie qui peut être transférée par la force. Fondamentalement, il peut être compris comme la somme de l'énergie cinétique et potentielle d'un corps.

L'énergie mécanique reste constante en l'absence de forces dissipatives, seule la conversion entre ses formes cinétique et potentielle se produit.

L'énérgie thermique

L'énergie thermique ou énergie interne est définie comme la somme de l'énergie cinétique et potentielle associée aux éléments microscopiques qui composent la matière. Les atomes et molécules qui forment les corps montrent des mouvements aléatoires de translation, de rotation et de vibration. Ce mouvement est appelé agitation thermique. La variation de l'énergie thermique d'un système se produit par le travail ou la chaleur.

Théoriquement, l'énergie thermique est liée au degré de mouvement des particules subatomiques. Plus la température d'un corps est élevée, plus son énergie interne est grande. Lorsqu'un corps avec une température plus élevée entre en contact avec un corps avec une température plus basse, un transfert de chaleur se produit.

Électricité

L'énergie électrique est l'énergie produite à partir des charges électriques des particules subatomiques. Les charges, lorsqu'elles se déplacent, génèrent du courant électrique, créant ce que nous appelons l'électricité.

Énergie légère ou solaire

L'énergie lumineuse est formée par une gamme d'ondes qui peuvent être capturées par les yeux. De plus, il est perçu par les plantes, qui l'utilisent dans le processus de photosynthèse. Les rayons de lumière, qui sont une forme de rayonnement électromagnétique, atteignent nos yeux, atteignent la rétine et génèrent un signal électrique qui traverse les nerfs jusqu'au cerveau.

Il peut être transformé en énergie thermique ou électrique et appliqué dans différents usages. Les deux principales façons d'utiliser l'énergie solaire sont la production d'énergie électrique et le chauffage solaire de l'eau. Pour la production d'énergie électrique, deux systèmes sont utilisés: l'héliothermie, dans laquelle l'irradiation est convertie d'abord en énergie thermique et ensuite en énergie électrique; et photovoltaïque, dans lequel le rayonnement solaire est converti directement en énergie électrique.

Énergie sonore

L'énergie sonore est transmise dans l'air, par un mouvement moléculaire entre deux ou plusieurs objets, provoquant une onde sonore. L'onde sonore est constituée de régions de compression des molécules (molécules proches, pression plus élevée) et de régions de raréfaction des molécules (molécules éloignées, pression plus basse). Le son peut être produit lorsque deux objets sont dans des directions opposées ou, s'ils sont dans la même direction, ont des vitesses différentes.

Les ondes vocales et autres sons courants sont des ondes complexes, produites à de nombreuses fréquences de vibration différentes. En atteignant l'oreille, l'énergie sonore est transformée en signaux électriques, qui voyagent à travers les nerfs jusqu'au cerveau et ainsi nous percevons le son.

Énergie nucléaire

L'énergie nucléaire est l'énergie produite dans les centrales thermonucléaires. Le principe de fonctionnement d'une centrale thermonucléaire est l'utilisation de la chaleur pour produire de l'électricité. La chaleur provient de la division du noyau des atomes d'uranium en deux parties, un processus appelé fission nucléaire.

Le rayonnement est largement utilisé en médecine, aux rayons X, en radiothérapie, mais il est également associé à des effets négatifs tels que les bombes atomiques et les déchets nucléaires.