Classification physique de l'énergie
L'énergie cinétique Ec
Elle est liée au mouvement d'un corps ayant une masse et une vitesse ; elle existe à tous niveaux d'échelle : microscopique (les atomes par exemple), macroscopique (les objets de la vie courante), universelle. Elle dépend de la masse du corps (
en kilos) et de la vitesse (
en mètre/seconde) du corps considéré en déplacement puisque son expression physique est :
Exemple :
Une voiture percutant un obstacle à 20km/h fait moins de dégâts que si elle roulait à 60km/h : l'énergie libérée lors du choc est d'autant plus importante que la vitesse est grande. De la même manière, un poids lourd aux mêmes vitesses fera plus de dégâts car sa masse est plus importante.
L'énergie éolienne est une énergie de type cinétique : ce sont les masses d'air en mouvement qui permettent de faire tourner les pales d'une éolienne par exemple, de faire avancer un bateau à voile...
La température est un résultat observable de la vitesse d'agitation des molécules, quand leur énergie cinétique augmente, la température fait de même...
L'énergie potentielle
Si l'énergie cinétique est liée au mouvement, l'énergie potentielle est elle inhérente à la position immobile d'un corps, elle n'est pas observable intrinsèquement sauf lorsqu'elle se convertit... En effet, du fait du champ de pesanteur (gravité), tout corps a la possibilité (donc le « potentiel ») de chuter verticalement et de se mettre en mouvement : son potentiel énergétique est ainsi transformé en énergie cinétique... Cette énergie qui peut se « libérer », dépend de la masse du corps (
en kilos), de la valeur de la gravité terrestre (
en mètre/seconde2) et de son position en altitude (
en mètres), puisque son expression physique est :
Remarque :
Dans la vie et les problèmes pratiques, ce n'est pas tant l'énergie potentielle d'un corps qui nous intéresse, mais sa variation : quelle énergie faut-il fournir pour déplacer un corps à une hauteur donnée, quelle énergie peut être libérée par la chute d'un corps d'une altitude
à une valeur
...C'est une forme possible et adaptée au « stockage de l'énergie » puisqu'elle est
« emprisonnée »
dans un corps et se libère que lorsque sa chute est provoquée.
Exemple :
Les réserves d'eau d'un barrage lorsqu'elles sont exploitées, libèrent de l'énergie potentielle convertie en vitesse (énergie cinétique) qui fait alors tourner des turbines produisant de l'électricité.
Un cycliste doit fournir plus d'énergie musculaire quand la route s'élève ; cela correspond à l'accroissement de son énergie potentiel. L'inverse en descente, car sa vitesse naît uniquement de cette énergie potentielle libérée...
L'énergie thermique
Il s'agit là en fait d'une forme d'énergie cinétique à l'échelle microscopique, puisque l'énergie thermique est liée à l'agitation (mouvement désordonné) des particules (molécules, atomes ... ) d'un corps ; la température est un paramètre mesurable de cette énergie.
Par ailleurs ce qu'on appelle communément « chaleur » est la manifestation de l'échange ou transfert d'énergie thermique entre deux milieux, deux corps à des températures différentes.
Enfin l'énergie thermique est à la fois une façon également possible et adaptée de « stockage de l'énergie » et de la déplacer dans l'espace.
Exemple :
Une installation de chauffage centrale avec des radiateurs utilise l'eau comme fluide dit « caloporteur », c'est à dire qui déplace de l'énergie thermique produite au niveau de la chaudière vers ses points d'émissions, les radiateurs. Il y a alors échange et transfert d'énergie, donc de chaleur, entre les radiateurs chauds et l'air des volumes intérieurs chauffés...
Le soleil fournit de l'énergie facilement récupérable naturellement ; en effet, exposés au soleil, des corps se réchauffent et voient leur énergie thermique augmenter puisque leur température s'élève. La technologie, les systèmes permettent alors dans certaines mesures, de stocker cette énergie et de l'utiliser en temps voulu.
On exploite et récupère de l'énergie thermique « gratuite » et présente dans le sous-sol par la « géothermie »
L'énergie chimique
L'énergie chimique est issue des forces de liaisons existantes dans la matière entre entre les atomes constituant les molécules. Lors de réactions chimiques et de réorganisation des molécules, ces liaisons sont « cassées » ce qui entraîne la libération d'énergie sous forme d'échange de chaleur (réactions sont qualifiés « d'exothermique ») ou production d'électricité...
Exemple :
Toutes les combustions sont des réactions chimiques à la base
La production d'électricité à partir de piles, de batteries, utilise une réaction chimique pour la mise en mouvement des électrons..
Formes particulières d'énergie chimique : l'énergie électrique
Cette forme est classée ici au niveau « chimique », puisqu'elle naît du déplacement des électrons dans un corps conducteur sous l'effet d'une différence de potentiel ; cette origine est par contre le résultat de l'utilisation d'une autre énergie à la base. Énergie chimique dans le cas de piles, de batteries, de panneaux photovoltaïques, énergie mécanique dans le cas des centrales de production par l'utilisation d'alternateurs en rotations (turbines), mais dont le mouvement lui même est issu d'une libération d'énergie chimique de combustion (charbon, bois, gaz...) ou d'énergie de type nucléaire.
Forme particulière d'énergie chimique : le nucléaire
Cette énergie est celle liée aux forces de liaisons des particules élémentaires (protons et neutrons) dans les atomes de la matière ; en transformant et cassant ces liaisons, se produit (entre autre) un dégagement de chaleur qui est à son tour utilisée pour produire dans les centrales de l'électricité selon le schéma classique de production : chaleur → vapeur → turbines → électricité...
L'énergie radiative ou rayonnante ou énergie électromagnétique
C'est l'énergie naturelle par excellence : le rayonnement solaire par exemple. Le soleil nous envoie de l'énergie sous forme de « photons ». L'énergie électromagnétique se propage et est transmise sous forme d'ondes : ondes radio, lumière visible, rayons Ultra-Violets, rayons X, ...
Exemple :
L'énergie radiative solaire est transformée soit en électricité par réaction chimique (solaire photovoltaïque), ou en chaleur (solaire thermique).
Des radiateurs de type « panneaux rayonnants » diffusent de la chaleur sous forme d'énergie rayonnée dans une pièce ; c'est le même processus lorsqu'on s'approche d'un feu et que l'on se réchauffe : on ressent l'influence de l'énergie rayonnée...
