Troisième · Technologie · Chapitre 5
L'énergie de l'objet technique à l'habitat : conversions, rendement et consommation maîtrisée
- sources et formes d'énergie
- énergie primaire et vecteur
- puissance et énergie
- kWh et joule
- plaque signalétique
- chaîne d'énergie et pertes
- rendement et rendement en chaîne
- stockage, piles et accumulateurs
Ce que tu sauras faire
- Distinguer une source, une forme, un transfert et une conversion d'énergie, et classer une source en renouvelable ou non, primaire ou secondaire, stock ou flux.
- Calculer une énergie, une puissance ou une durée avec la relation , en maîtrisant les unités W, kW, kWh, J et MJ.
- Lire une plaque signalétique et un relevé de compteur, et retrouver l'intensité appelée par un appareil à partir de .
- Décrire la chaîne d'énergie d'un objet en nommant, à chaque étage, le composant, la conversion réalisée et la perte associée.
- Calculer un rendement, l'exprimer en pourcentage, enchaîner les rendements de plusieurs étages et expliquer pourquoi un rendement ne peut pas atteindre 100 %.
- Comparer deux solutions sur leur coût global — achat plus usage — et calculer le temps de retour d'un surcoût d'achat.
- Décrire et programmer une régulation à seuil avec hystérésis, et justifier son intérêt pour la durée de vie de l'actionneur comme pour la consommation.
Au programme du chapitre
- Sources, formes, transferts : de quoi parle-t-on ?
- Puissance et énergie : la confusion la plus coûteuse
- Lire une plaque signalétique, lire un compteur
- La chaîne d'énergie, étage par étage
- Le rendement : ce qui sort divisé par ce qui entre
- Stocker l'énergie : piles, accumulateurs, autonomie
- Choisir un appareil : l'étiquette, le coût global, le temps de retour
- Maîtriser l'énergie d'un habitat
- Programmer la gestion de l'énergie
Exercices corrigés
Exercice 1
Le wattmètre du club indique W pour la bouilloire et 12 W pour la box internet. Un élève en conclut que la bouilloire « consomme deux cents fois plus ». Explique pourquoi cette conclusion n'a aucun sens tant qu'une donnée manque, et dis laquelle.
Un coup de pouce
Demande-toi ce que mesure exactement l'appareil affichant des watts, et ce qu'on paie sur une facture.
Voir la correction pas à pas
La donnée manquante est la durée d'utilisation.
Le wattmètre affiche une puissance, c'est-à-dire un débit d'énergie : le nombre de joules échangés chaque seconde. Il ne dit rien de la quantité totale, qui est l'énergie, et qui vaut .
Comparer W et 12 W, c'est comparer deux robinets sur leur débit sans dire combien de temps on les laisse couler. La bouilloire coule trois minutes par jour, la box vingt-quatre heures sur vingt-quatre : c'est ce rapport de durées, 480 contre 1, qui renverse la comparaison.
Calcul complet : bouilloire, kWh par an ; box, kWh par an. La box l'emporte.
La phrase correcte est donc : « la bouilloire appelle une puissance deux cents fois plus grande », et le verbe consommer est réservé à l'énergie.
Le wattmètre affiche une puissance, c'est-à-dire un débit d'énergie : le nombre de joules échangés chaque seconde. Il ne dit rien de la quantité totale, qui est l'énergie, et qui vaut .
Comparer W et 12 W, c'est comparer deux robinets sur leur débit sans dire combien de temps on les laisse couler. La bouilloire coule trois minutes par jour, la box vingt-quatre heures sur vingt-quatre : c'est ce rapport de durées, 480 contre 1, qui renverse la comparaison.
Calcul complet : bouilloire, kWh par an ; box, kWh par an. La box l'emporte.
La phrase correcte est donc : « la bouilloire appelle une puissance deux cents fois plus grande », et le verbe consommer est réservé à l'énergie.
Exercice 2
Deux batteries sont proposées pour un même robot : la première annonce mAh sous V, la seconde mAh sous V. Un élève choisit la seconde « parce qu'elle a plus de mAh ». Que lui réponds-tu, calculs à l'appui ?
Un coup de pouce
Une capacité en ampères-heures ne devient une énergie qu'après une multiplication. Par quoi ?
Voir la correction pas à pas
Le milliampère-heure ne mesure pas une énergie : c'est une capacité en charge. L'énergie s'obtient en multipliant cette capacité par la tension.
Première batterie : mAh Ah, donc Wh.
Seconde batterie : mAh Ah, donc Wh.
C'est donc la première qui stocke le plus d'énergie, alors que son nombre de mAh est le plus petit. L'écart vaut Wh, soit 25 % de plus.
La règle : on ne compare deux réservoirs d'énergie qu'en wattheures. Comparer des mAh n'a de sens qu'entre deux batteries de même tension.
Un dernier point, souvent oublié : la tension doit aussi convenir au moteur et à l'électronique du robot. Une batterie plus énergétique mais de tension inadaptée est inutilisable en l'état.
Première batterie : mAh Ah, donc Wh.
Seconde batterie : mAh Ah, donc Wh.
C'est donc la première qui stocke le plus d'énergie, alors que son nombre de mAh est le plus petit. L'écart vaut Wh, soit 25 % de plus.
La règle : on ne compare deux réservoirs d'énergie qu'en wattheures. Comparer des mAh n'a de sens qu'entre deux batteries de même tension.
Un dernier point, souvent oublié : la tension doit aussi convenir au moteur et à l'électronique du robot. Une batterie plus énergétique mais de tension inadaptée est inutilisable en l'état.
Les pièges à éviter
- Écrire « cet appareil consomme 2 000 watts ». Le verbe est faux : un appareil consomme des kilowattheures et appelle des watts.
- Multiplier des watts par des minutes et annoncer un résultat en kilowattheures : 2 000 W pendant 30 min donneraient 60 000 kWh.
- Diviser l'énergie absorbée par l'énergie utile, et annoncer un rendement de 125 %.
- Additionner ou moyenner les rendements d'une chaîne : trois étages à 0,90 donneraient 0,90.
Pour aller plus loin
Technologie dans les autres classes
Réviser autrement
- Technologie : toutes les révisions — de la cinquième à la troisième
- Toutes les matières de la troisième
- Réviser le brevet — les chapitres classés par épreuve
- Préparer un devoir ou un DS — tous les chapitres, toutes les classes