63 exercices pour t'entraîner sur L'énergie et ses formes en 5ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Quelle est l'unité officielle de l'énergie ?
C
L'unité officielle de l'énergie est le joule, de symbole . Toutes les formes d'énergie se mesurent dans cette même unité, ce qui permet de les comparer.
Si tu as répondu A, tu as choisi l'unité des forces ; si tu as répondu B, celle de la puissance. Ne confonds pas énergie (joule) et puissance (watt).
Le couscous, une pile et l'essence stockent tous la même forme d'énergie. Laquelle ?
A
Les aliments, les piles et les carburants stockent de l'énergie chimique : elle est emmagasinée dans la matière et se libère lors d'une transformation (digestion, débit de la pile, combustion).
Si tu as répondu B, tu as pensé au mouvement, mais ces objets sont immobiles : leur énergie est bien chimique, pas cinétique.
Le vent qui souffle sur le parc éolien de Tarfaya possède de l'énergie liée à son mouvement. Comment s'appelle cette forme d'énergie ?
B
L'énergie liée au mouvement d'un corps est l'énergie cinétique. Le vent en mouvement possède de l'énergie cinétique, que les éoliennes de Tarfaya convertissent en électricité.
Si tu as répondu A, tu as confondu avec la chaleur : la chaleur d'un corps est son énergie thermique, ce qui est différent du mouvement.
L'eau retenue tout en haut d'un barrage possède une énergie liée à sa hauteur. De quelle forme d'énergie s'agit-il ?
A
L'énergie liée à la hauteur d'un corps est l'énergie de position (ou potentielle). L'eau en haut du barrage en possède beaucoup ; en tombant, elle se transforme en énergie cinétique.
Si tu as répondu D, tu as anticipé : l'eau n'a de l'énergie cinétique que lorsqu'elle est en mouvement, pas quand elle est immobile en hauteur.
Le Soleil envoie vers la Terre une énergie transportée par la lumière. Comment l'appelle-t-on ?
C
L'énergie transportée par la lumière est l'énergie lumineuse (ou rayonnante). Le Soleil en envoie d'énormes quantités, captées par exemple à la centrale Noor de Ouarzazate.
Si tu as répondu B, tu as confondu avec l'étape suivante : la centrale convertit ensuite cette énergie lumineuse en énergie électrique.
Parmi ces sources d'énergie, laquelle est renouvelable ?
C
Le vent est une source renouvelable : il se reconstitue sans cesse et ne s'épuise pas. C'est lui qu'exploite le parc éolien de Tarfaya.
Si tu as répondu A, B ou D, tu as choisi une source non renouvelable : pétrole, charbon et uranium existent en quantité limitée et finiront par s'épuiser.
Sur la facture d'Amine, l'énergie est comptée en kilowattheures (kWh). Le kWh est une unité de quoi ?
A
Le kilowattheure (kWh) est une unité d'énergie, utilisée pour l'électricité domestique. Ta facture compte donc une énergie consommée.
Si tu as répondu B, tu as confondu avec le watt, qui mesure une puissance. Le kWh mesure une énergie, pas une puissance.
Le watt (W) est l'unité d'une grandeur. Laquelle ?
B
Le watt (W) est l'unité de la puissance, c'est-à-dire l'énergie consommée ou produite par unité de temps. Une ampoule a une puissance exprimée en watts.
Si tu as répondu A, tu as confondu avec l'énergie, qui se mesure en joules ou en kilowattheures. Watt = puissance, joule = énergie.
Une pile branchée fait tourner un petit moteur. Quelle conversion d'énergie a lieu dans la pile elle-même ?
B
Au repos, une pile stocke de l'énergie chimique. Quand elle débite dans un circuit, cette énergie chimique se convertit en énergie électrique : c'est bien la conversion chimique vers électrique.
Si tu as répondu A, tu as inversé le sens : la pile ne charge rien, elle libère son énergie chimique sous forme électrique.
Lors d'une conversion d'énergie, une partie est souvent perdue. Sous quelle forme cette énergie est-elle le plus souvent perdue ?
B
Lors d'une conversion, une partie de l'énergie part en pertes, le plus souvent sous forme de chaleur dissipée dans l'environnement. Une ampoule ancienne, par exemple, chauffe au lieu d'éclairer entièrement.
Si tu as répondu A, sache qu'au contraire, pour une ampoule, la lumière est l'effet utile : c'est la chaleur qui est la perte.
« L'énergie peut être créée à partir de rien. »
B
C'est faux : l'énergie se conserve, elle ne se crée ni ne se détruit. Elle se transforme seulement d'une forme à une autre.
Si tu as répondu A, retiens le principe de conservation : une centrale ne crée pas d'énergie, elle convertit une énergie déjà présente (mouvement de l'eau, lumière du Soleil).
« Le Soleil est une source d'énergie renouvelable. »
A
C'est vrai : à l'échelle humaine, le Soleil brille depuis des milliards d'années et continuera longtemps. Son énergie ne s'épuise pas, on le classe donc parmi les sources renouvelables.
Si tu as répondu B, tu as peut-être pensé qu'il finirait par s'éteindre : c'est exact, mais bien au-delà de toute échelle humaine, donc on le considère comme renouvelable.
« Le pétrole est une source d'énergie renouvelable. »
B
C'est faux : le pétrole s'est formé en des millions d'années et ne se reconstitue pas à notre échelle. Il existe en quantité limitée et finira par s'épuiser : c'est une source non renouvelable.
Si tu as répondu A, retiens la distinction : pétrole, gaz, charbon et uranium sont non renouvelables ; Soleil, vent, eau et biomasse sont renouvelables.
« Toutes les formes d'énergie se mesurent dans la même unité, le joule. »
A
C'est vrai : énergie cinétique, thermique, chimique, électrique… toutes se mesurent en joules. C'est précisément ce qui permet de les comparer et de suivre l'énergie dans une chaîne énergétique.
Si tu as répondu B, tu as peut-être cru que chaque forme avait son unité : non, l'unité commune est le joule.
« L'énergie et la force sont une seule et même grandeur. »
B
C'est faux : ce sont deux grandeurs différentes. Une force pousse ou tire et se mesure en newtons ; l'énergie est la capacité à produire un effet et se mesure en joules.
Si tu as répondu A, attention au piège : dire qu'un objet « a de la force » n'est pas dire qu'il « a de l'énergie ». Ne les confonds pas.
Un radiateur d'une puissance de kW fonctionne pendant heures. Quelle énergie consomme-t-il, en kilowattheures ?
6 kWh
On utilise avec en kW et en h : kWh. Comme la puissance est en kilowatts et le temps en heures, le résultat tombe directement en kilowattheures.
Si tu as répondu 5, tu as additionné au lieu de multiplier : ici c'est bien un produit, .
Un appareil de puissance kW fonctionne pendant heures. Quelle énergie consomme-t-il, en kilowattheures ?
6 kWh
Avec : kWh. Le produit est le même que : une grande puissance pendant peu de temps peut donner la même énergie qu'une petite puissance pendant longtemps.
Si tu as répondu 1,5, tu as divisé au lieu de multiplier : la formule est bien un produit.
La chaîne énergétique d'un barrage s'écrit : énergie de position énergie cinétique énergie électrique. Combien de formes d'énergie différentes apparaissent dans cette chaîne ?
3
On compte les formes citées : énergie de position, énergie cinétique, énergie électrique, soit formes différentes.
Si tu as répondu 2, tu as peut-être compté le nombre de flèches (les conversions) au lieu du nombre de formes : il y a flèches mais formes.
Voici une liste de sources d'énergie : le pétrole, le Soleil, le charbon, le vent. Combien d'entre elles sont renouvelables ?
2
On repère les sources renouvelables : le Soleil et le vent, soit sources. Le pétrole et le charbon, eux, sont non renouvelables.
Si tu as répondu 3, tu as peut-être ajouté le charbon par erreur : le charbon est un combustible fossile non renouvelable.
Salma range une pile neuve dans un tiroir et dit : « Cette pile contient de l'énergie électrique. » A-t-elle raison ? Corrige sa phrase si nécessaire et explique quelle forme d'énergie la pile contient au repos.
Salma n'a pas tout à fait raison. Au repos, dans le tiroir, la pile stocke de l'énergie chimique, pas électrique. C'est seulement quand on la branche dans un circuit que cette énergie chimique se convertit en énergie électrique. La phrase correcte serait : « Cette pile contient de l'énergie chimique, qui deviendra électrique une fois branchée. »
Le piège classique est de croire qu'une pile « contient de l'électricité ». En réalité, la forme stockée (chimique) et la forme utilisée (électrique) ne sont pas les mêmes : la pile est un réservoir d'énergie chimique, et le débit dans un circuit fait la conversion. Tu retrouveras cette idée de conversion dans toutes les chaînes énergétiques du chapitre.
À la centrale solaire Noor de Ouarzazate, les panneaux convertissent directement la lumière du Soleil en électricité. Quelle chaîne énergétique décrit le mieux cette conversion ?
Amine mange des dattes, puis pédale sur son vélo pour monter vers le souk. Quelle conversion d'énergie a permis ce mouvement ?
Une vieille ampoule reçoit de l'énergie électrique : elle éclaire, mais elle chauffe aussi beaucoup. Pour l'éclairage, quelle est la forme d'énergie « perdue » ?
À Tarfaya, le vent fait tourner les pales d'une éolienne, qui produit de l'électricité. Quelle chaîne énergétique décrit ce fonctionnement ?
Dans un barrage, l'eau retenue en hauteur tombe vers le bas. Pendant cette chute (avant d'atteindre la turbine), quelle conversion a lieu ?
Karim doit classer quatre sources : le vent, l'eau d'un barrage, le gaz naturel et le Soleil. Laquelle est la seule source non renouvelable de cette liste ?
Sur l'emballage d'une ampoule, on lit « 9 W ». Que représente cette indication ?
Yasmine fait bouillir de l'eau sur une bouteille de gaz butane. Quelle chaîne énergétique décrit ce qui se passe quand le butane brûle pour chauffer l'eau ?
On dit qu'un système « possède de l'énergie » lorsqu'il est capable de produire certains effets. Lequel de ces effets n'est PAS un signe d'énergie au sens du cours ?
Salma affirme : « Une source renouvelable ne pollue jamais. » Quelle réponse est correcte ?
« Une centrale électrique crée de l'énergie à partir de rien. »
« Le kilowattheure et le watt mesurent la même grandeur. »
« Dans une chaîne énergétique, l'énergie totale qui entre est égale à l'énergie totale qui sort. »
« L'uranium utilisé dans les centrales nucléaires est une source non renouvelable. »
« Bien isoler les murs d'une maison aide à économiser de l'énergie en hiver. »
Un radiateur de puissance kW fonctionne pendant heures. Quelle énergie consomme-t-il, en kilowattheures ?
Chez Amine, un chauffe-eau de kW fonctionne heures, et un radiateur de kW fonctionne heures. Quelle est l'énergie totale consommée, en kilowattheures ?
La chaîne énergétique de la centrale solaire Noor s'écrit : énergie lumineuse énergie thermique énergie cinétique énergie électrique. Combien de formes d'énergie différentes apparaissent dans cette chaîne ?
Voici une liste de sources : le charbon, le Soleil, le pétrole, l'uranium, le vent. Combien d'entre elles sont non renouvelables ?
Karim regarde une bouteille de butane et dit : « Ce gaz contient beaucoup de force, c'est pour ça qu'il chauffe l'eau. » Repère l'erreur de vocabulaire dans sa phrase et corrige-la en utilisant le bon mot et la bonne forme d'énergie.
Karim affirme : « Le Soleil n'est pas renouvelable, car un jour il va s'éteindre, exactement comme le pétrole finit par s'épuiser. » Que penses-tu de son raisonnement ?
Salma regarde une voiture lancée sur l'autoroute et dit : « Elle va vite, donc elle a beaucoup de force. » Cette phrase est-elle correcte en physique ?
Une lampe reçoit J d'énergie électrique : elle donne J de lumière et chauffe au passage. Amine dit : « Les J qui manquent ont disparu. » Où sont passés ces J ?
À la centrale Noor de Ouarzazate, des miroirs concentrent la lumière sur un fluide, qui chauffe et produit de la vapeur ; cette vapeur fait tourner une turbine reliée à un alternateur produisant de l'électricité. Quelle chaîne énergétique décrit correctement tout le processus, dans l'ordre ?
Salma se demande : « Si l'énergie se conserve toujours, pourquoi nous demande-t-on de l'économiser ? » Quelle est la meilleure réponse ?
Amine pédale sur un vélo équipé d'une dynamo qui allume un phare. En partant de ses muscles, quelle chaîne énergétique décrit le fonctionnement jusqu'à la lumière du phare ?
Une ampoule reçoit J d'énergie électrique. Elle restitue J de lumière, le reste partant en chaleur. En tenant compte de la conservation de l'énergie, combien de joules sont perdus sous forme de chaleur ?
La centrale solaire Noor, le parc éolien de Tarfaya et un barrage hydroélectrique fournissent tous une même forme d'énergie au réseau. Laquelle, et qu'ont en commun leurs trois sources de départ ?
Une pile neuve est posée sur une table, non branchée. Karim dit qu'elle « ne contient aucune énergie tant qu'elle n'est pas branchée ». A-t-il raison, et pourquoi ?
Un radiateur A de kW fonctionne heures. Un radiateur B de kW fonctionne heures. Que peut-on dire de l'énergie consommée par chacun ?
La biomasse (bois, déchets végétaux) est classée parmi les sources renouvelables, pourtant sa combustion dégage des gaz. Quelle affirmation est correcte ?
Un petit jouet possède un panneau solaire qui alimente un moteur faisant avancer le jouet au soleil. Quelle chaîne énergétique décrit son fonctionnement ?
Une chaîne énergétique fait apparaître formes d'énergie différentes, écrites avec des flèches entre elles. Combien de conversions (de flèches) cette chaîne contient-elle ?
« Les pertes d'énergie d'une ampoule (la chaleur) contredisent le principe de conservation de l'énergie. »
« Une centrale nucléaire n'émet pas de fumée de combustion, donc sa source d'énergie est renouvelable. »
« L'appareil ayant la plus grande puissance consomme forcément le plus d'énergie. »
« Le joule et le kilowattheure mesurent tous les deux une énergie, ce sont simplement deux unités différentes pour la même grandeur. »
« Dans une chaîne énergétique, le nombre de flèches est toujours égal au nombre de formes d'énergie. »
Un moteur reçoit J d'énergie électrique et restitue J d'énergie cinétique utile. D'après la conservation de l'énergie, combien de joules sont perdus (en chaleur) ?
Chez Yasmine, un radiateur de kW est allumé heures par jour. Quelle énergie consomme-t-il en une journée, en kilowattheures ?
Un appareil reçoit J d'énergie. Il en perd J sous forme de chaleur. D'après la conservation de l'énergie, combien de joules sont réellement convertis en énergie utile ?
Voici une liste de sources : le Soleil, le pétrole, le vent, l'eau d'un barrage, le charbon, la biomasse. Combien d'entre elles sont renouvelables ?
Yasmine visite la centrale solaire Noor à Ouarzazate. Un ingénieur lui explique : les miroirs concentrent la lumière du Soleil sur un fluide qui chauffe ; ce fluide produit de la vapeur ; la vapeur fait tourner une turbine ; la turbine entraîne un alternateur qui produit de l'électricité. Écris la chaîne énergétique complète avec les flèches, nomme la forme d'énergie à chaque étape, et explique pourquoi cette source est renouvelable.