Énergies : approches qualitatives et quantitatives

Définitions

Définition

On appelle  puissance (notation :   la quantité d'énergie fournie par unité de temps ; son unité est le « Watt »(W) et sa définition s'écrit donc :

en (Joules / seconde) = Watt

De manière plus exacte, si la puissance varie au cours du temps, on peut définir :

La puissance instantanée :

Il s'agit donc d'une « intensité « énergétique amenée à un système ; la relation la plus courante est celle du calcul de l'énergie consommée en fonction d'une puissance donnée et de la durée de fonctionnement :

si est constante, ou si est variable

1 Joule = énergie fournie par une puissance de 1 Watt pendant 1 seconde

Enfin, dans le cas d'une puissance variable, on peut définir la puissance maximale avec l'unité de mesure de watt-crête (Wc ou Wp, de l'anglais Watt-peak) ; on peut aussi parler dans ce cas de  puissance de crête .

Remarque

  • La puissance est de manière générale synonyme de pouvoir ; en effet, celui qui détient la puissance, la mettant en œuvre dans le temps, a le moyen de déployer beaucoup d'énergie pour transformer et en quelque sorte « dominer » son environnement extérieur.

  • En électricité, la puissance se définit également par la relation suivante : ou

    où  », « » et « » sont respectivement la différence de potentiel du courant électrique (en Volts V), son intensité (en Ampère A) et la résistance électrique du système (en Ohms)

La gamme des puissances observables et fournies par différents systèmes est très étendue ; les tableaux ci-dessous fournissent les unités et quelques ordres de grandeurs associées.

Les puissances sous le Watt :

Unités de puissance en Watts

Unités

Exemple

Zeptowatt

(10-21 watt)

Puissance de signal radio des sondes spatiales...

Attowatt

(10-18 watt)

Femtowatt

(10-15 watt)

Puissance de signal minimale discernable récepteur radio FM

Picowatt

(10-12 watt)

Biomédical : puissance moyenne d'une cellule humaine, environ 1 pico Watt

Nanowatt

(10-9 watt)

Puissance consommée par certaines puces .

Microwatt

(10-6 watt)

Puissance approximative d'une montre à quartz.

Milliwatt

(10-3 watt)

Le laser d'un lecteur de CD-ROM.

Une diode électroluminescente témoin, rouge standard (1,8 V, 20 mA).

Les Puissances de l'ordre du Watt et jusqu'au kiloWatt... Monde quotidien...

Watt

  • 20 W la puissance moyenne et approximative du cerveau humain.

  • 30-40 W la puissance typique d'un tube fluorescent.

  • 60 W : puissance typique d'une lampe à incandescence de type plafonnier.

  • 82 W : puissance de crête consommée d'un microprocesseur Pentium 4.

  • 100 W la puissance moyenne approximative utilisée par un corps humain.

  • 150 W la puissance de sortie d'un panneau solaire photovoltaïque d'un mètre carré en plein soleil.

  • 253 W la puissance moyenne par habitant utilisée dans le monde en 2001.

  • 300-400 W la puissance typique d'un PC.

  • 500 W la puissance développée d'une personne travaillant dur physiquement.

  • 736 W : l'unité du cheval-vapeur.

Les puissances du kilowatt...

kiloWatt

  • Jusqu'à 2 kW puissance développée approximative lors d'un sprint cycliste professionnel

  • 1 kW à 3 kW puissance des appareils électroménagers

  • 12 kW - La puissance du flash d'un appareil photo amateur (12 joules délivrés en 1 milliseconde)

  • 40 kW à 200 kW intervalle de puissance de sortie approximative des automobiles.

  • 300 kW puissance moyenne d'un camion type semi-remorque (410 ch).

  • 500 kW: puissance nominale d'une éolienne de 40 m de diamètre, et un vent de 12 m/s).

Au delà du kiloWatt :

Unités

Exemple

Mégawatt

(106 watts)

3 à 9 MW : puissance d'une locomotive (diesel – TGV duplex)

10 MW : puissance centrale solaire « Solar One » aux USA

70-100 MW : puissance paquebot de croisière

250 MW : puissance usine marémotrice de La Rance (France)

Gigawatt

(109 watts)

1 GW puissance électrique moyenne d'un réacteur de centrale nucléaire moderne.

18,2 GW puissance électrique générée du barrage des Trois-Gorges en Chine.

101,6 GW pic de consommation électrique enregistré en France le 8 février 2012 à 19h00

Térawatt

(1012 watts)

Puissances moyennes des consommations énergétiques à l'échelle de pays développés et du monde

Pétawatt

(1015 watts)

1 PW Puissance des lasers les plus puissants

1,4 PW - Géo : le flux de chaleur estimé transporté par le Gulf Stream.

174,0 PW - Astro : la puissance totale reçue par la Terre du Soleil.

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