Exercice 1 — Identifier formes et conversions
Une lampe de poche fonctionne avec une pile. Lorsqu'on appuie sur l'interrupteur, la lampe s'allume.
a) Quelle est la source d'énergie du dispositif ? b) Citez les formes d'énergie qui apparaissent dans le fonctionnement, et la conversion principale qui a lieu dans la pile. c) Quelle est la forme d'énergie finale utile pour l'utilisateur ?
Afficher le corrigéMasquer le corrigé
Démarche. On repère la source, puis chaque forme d'énergie et chaque conversion.
a) La source d'énergie est la pile, qui contient de l'énergie chimique.
b) Les formes d'énergie sont chimique (dans la pile) et électrique (dans le circuit). La conversion principale dans la pile transforme l'énergie chimique en énergie électrique.
c) La forme utile pour l'utilisateur est l'énergie lumineuse émise par la lampe.
Résultat. Source : la pile. Formes : chimique puis électrique puis lumineuse. Conversion dans la pile : chimique vers électrique.
Exercice 2 — Bilan énergétique d'un système simple
Un appareil de chauffage électrique reçoit une énergie électrique. Il restitue une énergie thermique à la pièce. L'élève établit le bilan : l'énergie entrant dans l'appareil est égale à l'énergie sortant.
a) Quel est le système étudié, et quels sont les transferts entrant et sortant ? b) L'élève affirme que son bilan est exact parce que l'énergie se conserve. Expliquez pourquoi cette affirmation est incomplète. c) Proposez une question à se poser pour compléter le bilan.
Afficher le corrigéMasquer le corrigé
Démarche. Un bilan compare les transferts entrant et sortant du système, et l'on vérifie qu'aucun transfert n'a été oublié.
a) Le système est l'appareil de chauffage. L'énergie entrante est électrique ; l'énergie sortante est thermique, transférée à la pièce.
b) Que l'énergie se conserve ne suffit pas à garantir que le bilan est exact : il faut que tous les transferts entrant et sortant aient été comptés et que l'énergie stockée dans le système n'ait pas varié. Le programme demande d'analyser les situations où les valeurs des transferts entrant et sortant sont différentes. L'élève doit donc identifier les transferts non pris en compte dans son bilan, plutôt que de conclure qu'il est exact.
c) Par exemple : « Quels transferts d'énergie sortent de l'appareil, et sont-ils tous comptés dans le bilan ? »
Résultat. Le bilan doit identifier le système, les transferts entrant et sortant, puis vérifier s'ils sont tous comptés.
Exercice 3 — Transfert ou conversion ?
Pour chaque situation, indiquez s'il s'agit d'un transfert ou d'une conversion, en justifiant en une phrase.
a) Une casserole transmet de l'énergie à de l'eau qu'elle contient. b) Un panneau reçoit un rayonnement et son fonctionnement produit de l'énergie électrique. c) Un objet exposé au soleil absorbe un rayonnement.
Afficher le corrigéMasquer le corrigé
Démarche. Un transfert déplace l'énergie d'un système à un autre. Une conversion la fait passer d'une forme à une autre.
a) Il s'agit d'un transfert : l'énergie passe de la casserole à l'eau, sans changer de forme au sens de la notion.
b) Il s'agit à la fois d'un transfert, avec la réception du rayonnement, et d'une conversion, puisque le rayonnement est transformé en énergie électrique. La conversion est la transformation de forme.
c) Il s'agit d'un transfert par rayonnement : l'objet absorbe un rayonnement, ce qui correspond à un transfert d'énergie vers lui.
Résultat. a) transfert ; b) transfert puis conversion ; c) transfert par rayonnement.