Mesure de l'énergie
Un article de Encyclo-ecolo.com.
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<li>La <strong>tonne équivalent pétrole</strong> (de symbole « tep ») est utilisée pour comparer le rendement des différents combustibles. 1 tep est égale à l’énergie thermique dégagée par la combustion d’une tonne de pétrole. 1 tep = 41 868 000 000 de Joules = 41,868 giga joules. </li> | <li>La <strong>tonne équivalent pétrole</strong> (de symbole « tep ») est utilisée pour comparer le rendement des différents combustibles. 1 tep est égale à l’énergie thermique dégagée par la combustion d’une tonne de pétrole. 1 tep = 41 868 000 000 de Joules = 41,868 giga joules. </li> | ||
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L’énergie en écologie
Discipline qui se veut avant tout scientifique et rationnelle, l’écologie s’appuie sur des chiffres ou des statistiques. Pourtant, ces données sont le plus souvent issues d’études précises et pointues adressées non pas au commun des mortels mais plutôt à une coterie d’experts. Par conséquent, les unités utilisées sont le Watt, la Joule ou la Tonne équivalent Pétrole. Tâchons d’y voir plus clair.
Les notions physiques de base : masse et poids
Définitions
Le système international (« S.I. » ou « norme ISO 1000 ») a fourni aux physiciens une occasion de normaliser aussi bien les unités utilisées que le nom des grandeurs à mesurer. Pour mesurer « l’énergie », il faut considérer dans l’ordre :
La masse : c’est la quantification de la résistance des corps aux accélérations. On ne doit pas la confondre avec le poids. La masse (abrégée par la lettre « m ») se mesure en kilogrammes.
- Une force : c’est une action capable de provoquer une accélération.
- Le poids : Le poids est une force. Le poids d’un corps est le produit de la masse de ce corps par l’accélération de la pesanteur. Le poids (de symbole «
») se mesure en Newton. 1 Newton est donc la force nécessaire pour communiquer à une masse de 1 kilo une accélération de 1 mètre par seconde.
désigne l’accélération due à la gravité terrestre, et dans le SI, 
.
Concrètement…
Ainsi, les balances que nous utilisons pour nous peser ne sont pas de simples balances : elles sont des dynamomètres (qui mesurent une force), et elles affichent notre masse en kilos après avoir divisé par 9,81 la force qu’elles ont enregistrée.
La distinction poids/masse explique aussi pourquoi sur la Lune tout pèse six fois moins lourd : la gravité lunaire étant environ six fois moindre que la gravité terrestre, la force exercée sur le sol par les objets y est six fois moindre, même si la masse n’a pas changé. D’ailleurs, il est faux de croire que shooter dans un rocher sur la lune le fera décoller puisqu’il y pèse six fois moins lourd : sa masse (la résistance à l’accélération) n’a pas changé et l’imposant cailloux ne bougera presque pas !
Travail et énergie
Voici maintenant deux autres notions un peu plus compliquées, mais qui sont indispensables pour comprendre comment s’effectuent les mesures énergétiques.
Le travail d’une force
La modification de la vitesse d’un système matériel (une pomme, par exemple), implique nécessairement le travail d’une force (le propre poids de cette pomme, par exemple) dont le point d’application s’est déplacé avec l’accélération ou la décélération. Cette modification de la vitesse traduit d’un échange d’énergie entre deux systèmes (la Terre et la pomme) par l’intermédiaire de la force appliquée (le poids, dans notre exemple).
Travail d’une force : c’est l’énergie fournie par une force au cours du déplacement de son point d’application. Le travail (abrégé par la lettre « W » dans le SI) se mesure en Joules.
Il existe une autre formule qui permet de prendre en compte la façon dont s’applique la force (de face, de biais, etc.), mais qui est aussi un peu plus compliquée !
La puissance
La puissance, c’est tout simplement la vitesse à laquelle l’énergie est transférée entre les deux systèmes en présence. La puissance, c’est un débit d’énergie.
Puissance d’une force : c’est la vitesse de transfert d’énergie d’une force qui travaille. La puissance (abrégée par la lettre « P » dans le SI) se mesure en Watt.
Concrètement…
- Quand une personne ayant une masse de 60 kilos se laisse tomber d’une hauteur de 1,5 mètre pendant 2 secondes, la Terre lui transfère 60 kilos x la gravité terrestre x 1,5 = 882 Joules en deux secondes. La puissance de la chute a été de 441 Watt.
Les autres unités utilisées
- On trouve parfois des mesures exprimées en kilowattheure (de symbole « kWh »). Cette unité est essentiellement utilisée en électricité pour mesurer le travail de l’énergie électrique (c'est à dire l’énergie transférée). 1 kWh = 3600J.
- La tonne équivalent pétrole (de symbole « tep ») est utilisée pour comparer le rendement des différents combustibles. 1 tep est égale à l’énergie thermique dégagée par la combustion d’une tonne de pétrole. 1 tep = 41 868 000 000 de Joules = 41,868 giga joules.
- La tonne équivalent charbon (de symbole "tec") est une unité obsolète qui a été remplacée par la tonne équivalent pétrole. 1 tec = 29,288 giga Joule.
- La calorie, une unité pré-SI fondée sur les capacités thermiques de l’eau. Bien qu’obsolète, cette unité est encore utilisée en diététique. 1 cal = la quantité d’énergie nécessaire pour élever la température d’1 gramme d’eau jusqu’à 14,4 °C. 1 cal = 0,238 J.
Repères
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Donnée |
Valeur |
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Production française d’énergie primaire (toutes les sources énergétiques confondues) en 2009 (Source : ministère de l’écologie et du développement durable) |
5,7 x 1018 J soit 137 méga tep. Sur Terre, c’est l’énergie que dégagerait une masse de 5700 milliards de tonnes au cours d’une chute de 100 mètres de haut… |
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Consommation française d’énergie primaire brute (toutes les sources énergétiques confondues) en 2009 |
11,471 x 1018 J soit 274 méga tep
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Production primaire d’énergie électrique en France |
121 méga tep, dont
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Lors des trente premières secondes d’un sprint, un humain amateur produit jusqu’à 900W, soit 270 000 Joules en une demi minute. Ceci correspond à l’énergie dégagée par la combustion d’environ 60 grammes de pétrole.