Physique-Chimie 3e - Cahier d'activités - 2023
Nouveau manuel de Sciences et Technologie 6e
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Mes Pages
Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
Les espèces chimiques et l'identification
Ch. 2
Les transformations chimiques
Ch. 3
Les états de la matière
Ch. 4
Les mélanges et la solubilité
Ch. 5
L'organisation de la matière dans l'Univers
Thème : 2 Mouvements et interactions
Ch. 6
La vitesse des systèmes
Ch. 7
Les nature des mouvements
Ch. 8
La modélisation des actions
Thème 3 : Énergie, transferts et conversions
Ch. 9
Les différentes formes d’énergie et les conversions
Ch. 10
Les circuits électriques et les lois
Ch. 11
La puissance électrique et la consommation
Thème 4 : Signaux pour observer et communiquer
Ch. 12
Les signaux lumineux et sonores
Annexes
Fiches méthodes
9 - Les différentes formes d'énergie et les conversions
Activité documentaire
Enjeux énergétiques
L'énergie et la puissance
✔ Identifier et connaître différentes formes d'énergie.
✔ Identifier un dispositif de conversion d'énergie émetteur de dioxyde de carbone.
✔ Utiliser la relation liant puissance, énergie et durée.
✔ Identifier un dispositif de conversion d'énergie émetteur de dioxyde de carbone.
✔ Utiliser la relation liant puissance, énergie et durée.
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Introduction
L'unité de l'énergie dans le Système international (SI) est le joule (J). Au quotidien, c'est plutôt le kilowattheure (kWh) qui est utilisé pour pouvoir discuter des consommations d'électricité ou de gaz.
Problématique
Pourquoi utilise-t-on le kilowattheure (kWh) ou l'un de ses multiples dans la vie quotidienne et non le joule (J) ?
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Doc. 1Centrale thermique de Cordemais
Mise en service en 1970, la centrale thermique de Cordemais en Loire-Atlantique est une centrale fonctionnant au charbon. Chaque année, elle consomme entre 1,3 et 2,0 millions de tonnes de charbon et émet une grande quantité de dioxyde de carbone CO2. Elle a une puissance de 1 200 MW pour une production annuelle de 630 GWh.
Comme toutes les centrales à charbon en France, l'arrêt de la centrale de Cordemais est acté depuis 2017 mais celui-ci est repoussé à 2026 à cause des tensions énergétiques engendrées par la guerre en Ukraine. À terme, le site sera reconverti en centrale à biomasse.
Comme toutes les centrales à charbon en France, l'arrêt de la centrale de Cordemais est acté depuis 2017 mais celui-ci est repoussé à 2026 à cause des tensions énergétiques engendrées par la guerre en Ukraine. À terme, le site sera reconverti en centrale à biomasse.
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Doc. 2Parc éolien en mer
Mis en service en novembre 2022 et situé à une quinzaine de kilomètres au large de la côte Atlantique, le parc éolien en mer de Saint-Nazaire est un ensemble de 80 éoliennes s'élevant à 180 m au-dessus de l'océan. Chaque éolienne a une puissance de 6,0 MW. D'après le site Web du parc éolien, ce dernier devrait couvrir 20 % des besoins en électricité du département de Loire-Atlantique.
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Doc. 3Énergie et puissance
L'énergie transférée ou convertie E est une grandeur liée à la puissance P selon :
Deux unités sont couramment utilisées pour l'énergie : le joule (J), unité officielle, et le kilowattheure (kWh).
1 kWh correspond à l'énergie convertie par un appareil de 1 000 W de puissance pendant une durée de fonctionnement de 1 h.
\begin{array}{l|l}
& E \text { : énergie }(\mathrm{J}) \\
E=P \times t & P: \text { puissance }(\mathrm{W}) \\
& t: \text { durée du transfert ou } \\
& \text { de la conversion }(s)
\end{array}
Deux unités sont couramment utilisées pour l'énergie : le joule (J), unité officielle, et le kilowattheure (kWh).
1 kWh correspond à l'énergie convertie par un appareil de 1 000 W de puissance pendant une durée de fonctionnement de 1 h.
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Consommation annuelle d'électricité de la Loire-Atlantique en 2017 : 8 400 GWh
Conversion d'unités d'énergie : 1 GWh = 106 kWh, 1 MWh = 103 kWh
Conversion d'unités d'énergie : 1 GWh = 106 kWh, 1 MWh = 103 kWh
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En France, la production d'électricité a été assurée à 69 % par les centrales nucléaires en 2021.
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Questions
1. À l'aide des Doc. 1 et Doc. 2, identifier les sources d'énergie utilisées dans ces deux situations pour produire de l'électricité. Ces sources d'énergie peuvent-elles être qualifiées de renouvelables ? Produisent-elles du dioxyde de carbone CO2 lors de leur conversion ?
2. Compléter les chaînes de conversion de la centrale thermique de Cordemais et du parc éolien de Saint-Nazaire en légendant les flèches.
3. À l'aide du Doc. 3, montrer que 1 \mathrm{~kWh}=3,6 \times 10^6 \mathrm{~J}.
4. Calculer en gigawattheure (GWh) l'énergie théoriquement convertie par la centrale thermique en un an. Comment peut-on justifier un tel écart avec la valeur fournie dans le Doc. 1 ?
5. Calculer en gigawattheure (GWh) l'énergie théoriquement convertie par le parc éolien de Saint-Nazaire en un an.
6. Convertir les deux énergies évoquées dans les questions 4. et 5. en joule (J). Grâce aux valeurs trouvées dans l'activité, proposer une réponse à la problématique.
Sources d'énergie | Renouvelable ? | Émettrice de CO2 ? |
|---|---|---|
2. Compléter les chaînes de conversion de la centrale thermique de Cordemais et du parc éolien de Saint-Nazaire en légendant les flèches.
3. À l'aide du Doc. 3, montrer que 1 \mathrm{~kWh}=3,6 \times 10^6 \mathrm{~J}.
Convertisseur d'énergie | Énergie obtenue (GWh) | Énergie obtenue (J) |
|---|---|---|
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