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L'énergie et les objets techniques

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Objectifs
  • Identifier différentes sources et connaitre quelques conversions d’énergie.
  • Reconnaitre les situations où l’énergie est stockée, transformée, utilisée.
  • Savoir que la fabrication et le fonctionnement d’un objet technique nécessitent de l’énergie.
Points clés
  • Nous utilisons de nombreux objets techniques dans notre vie quotidienne, c'est-à-dire des objets fabriqués par l’être humain. Ces objets ont besoin d’énergie pour fonctionner et ont également nécessités de l’énergie afin d’être fabriqués.
  • Cette énergie peut-être électrique, chimique, éolienne, thermique, etc.
  • Pour fabriquer cette énergie, l'être humain exploite les différentes sources d’énergie qu’il a à sa disposition :
    • Les sources limitées : charbon, pétrole, gaz naturel, uranium.
    • Les sources inépuisables : le vent, le Soleil, l’eau, la géothermie, la biomasse.
  • L’énergie est parfois stockée grâce à certains dispositifs, pour être utilisée plus tard. Par exemple, l’énergie électrique peut être stockée dans des piles ou des batteries sous forme chimique.
1. Qu'est-ce qu'un objet technique ?
Les objets techniques sont des objets qui ont été fabriqués ou transformés par l’être humain pour répondre à ses besoins et à ses envies.
Exemples 
Un téléphone portable, une télévision, un vélo ou une voiture sont des objets techniques.
Un stylo, un couteau ou un marteau sont aussi des objets techniques même s’ils sont plus simples.
2. Fabrication et fonctionnement

La fabrication d’un objet technique nécessite de l’énergie.

Le fonctionnement d’un objet technique nécessite également de l’énergie.

Exemples 
  • Un voilier a besoin de l’énergie du vent (éolienne) pour avancer.
  • Un vélo a besoin d’énergie musculaire pour avancer.
  • Une lampe a besoin d’énergie électrique pour s’allumer.
  • Un chauffe-eau solaire a besoin de la lumière du Soleil (énergie solaire) pour chauffer l’eau.
  • Une voiture a besoin d’énergie chimique (carburant) pour fonctionner.
  • Un marteau a besoin d’énergie musculaire pour planter des clous.

Prenons l'exemple d'un téléphone portable intelligent, aussi appelé « smartphone ».

La fabrication de ce téléphone a nécessité de l’énergie.

En effet, ce téléphone contient des éléments de différentes matières : plastique, métal, verre.

  • Le plastique est fabriqué essentiellement à partir du pétrole. Il a donc fallu extraire le pétrole du sous-sol. Ce travail a demandé l’utilisation de machines fonctionnant avec de l’énergie (électricité, carburant). Il a fallu transformer le pétrole en plastique : c’est un procédé qui nécessite de l’énergie.
  • Le métal se trouve également dans le sous-sol, surtout sous forme de minerai. Il a donc fallu extraire le minerai ce qui a aussi demandé l’utilisation de matériels fonctionnant avec de l’énergie.
  • Enfin, le verre est quant à lui fabriqué à partir de silice et nécessite lui aussi l’utilisation d’appareils et de machines fonctionnant avec de l’énergie.
Le fonctionnement de ce téléphone nécessite aussi de l’énergie.

Il fonctionne grâce à l’électricité. En effet, la batterie qu’il contient stocke de l’énergie électrique. Le téléphone a régulièrement besoin d’être branché à une prise électrique ou à une autre source d’alimentation pour que la batterie se recharge en électricité.


Batterie de téléphone portable
3. Les différentes sources d'énergie

D’où provient l’électricité utilisée pour faire fonctionner le téléphone ?

D’où provient l’énergie utilisée pour fabriquer ce téléphone ?

Pour fabriquer et faire fonctionner des objets techniques, nous utilisons de l’énergie sous différentes formes : énergie chimique (force musculaire par exemple), énergie thermique (chaleur), énergie électrique (électricité), etc.

Cette énergie est fabriquée à partir de différentes sources que l’être humain a su exploiter :

  • Des sources d’énergie qu’on trouve en quantité limitée : charbon, pétrole, gaz, uranium.
Pétrole Charbon Uranium
  • Des sources d’énergie inépuisables : le vent, le Soleil, l’eau, la géothermie, la biomasse.
Soleil Biomasse Eau Vent Géothermie

L’énergie électrique utilisée pour faire fonctionner le téléphone portable peut donc avoir été fabriquée à partir de plusieurs sources possibles : le vent, le Soleil, le nucléaire, l’eau, le gaz ou le charbon car on fabrique de l’électricité à partir de toutes ces différentes sources d’énergie.

4. Le stockage

L’énergie utilisée pour fabriquer un objet ou pour le faire fonctionner a parfois besoin d’être stockée, c'est-à-dire mise en réserve pour être utilisée plus tard ou bien pour être utilisée « petit à petit ».

Exemple 
La batterie du téléphone portable stocke l’énergie électrique afin que celle-ci soit délivrée au téléphone au fur et à mesure et permette son fonctionnement pendant plusieurs heures.
Il existe plusieurs modèles de piles ou de batteries capables de stocker l’énergie électrique sous forme chimique.
   
Différents modèles de piles Batterie de voiture Batterie d'ordinateur

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