## Energies >[!definition] >__Energie__: n.f. grandeur caractérisant un système physique qui garde la même valeur au cours de toutes transformation intzerne du système. __loi de conservation__ et exprimant sa capacité à modifier l'état d'autres systèmes avec lesquels il entre en interaction. >[!definition] >L'unité internationale est le Joule. (énergie: force $\times$ déplacement ?) >- Travail d'une force d'1 newton le long d'un mètre >- Quantité d'énergie perçue comme petite dans l'activité courante [CF POLI] #todo >[!remarque] >- On peut utiliser l'électron volt où: $1 eV = 1,602.10^{-19}J$ >- On peut utiliser une calorie $1 cal = 4.1855 J$ > - Kilowatt-heure (kW.h): énergie consommée par un appareil de 1000 watt pendant une durée d'une heure. (il faut la connaitre) > - Tonne équivalente de pétrole $1 tep = 4.186 . 10^{10}J$ (elle serra toujours donnée) $Puissance = \frac{Energie}{Temps}$ >[!remarque] >On aura différentes ordres de grandeurs pou rifférentes unités. (une éolienne sur un an vs un gars lambda qui marche) #### Energie primaire >[!definition] >__Energie primaire__ = énergies stockées existantes >Exemple: >- Energie nucléaire ($E_{pot-micro}$): uranium, hélium (soleil) >- Énergie Chimique ($E_{pot-micro}$): pétrole, charbon, gaz, biomasse >- Énergie Mécanique: vents marées ($E_{cin-macro}$) (lié au mouvaments, donc cinématique), barrage $E_{pot-macro}$ >- Énergie Thermique > >Il faut très souvent convertir l'énergie primaire et la transporter jusqu'au lieu de consommation #### Energie finale >[!definition] >__Energie finale__ = Dont dispose l'utilisateur final (genre ce qui arrive a la lumière que tu as oublié d'éteindre #todo) contrairement à ce qui est produit en brut dans l'entreprise. On aura une __perte__ entre l'énergie finale et primaire, due au transport (on a 33% de perte). On aura donc: $ E_{\text{finale}} = E_{\text{primaire}} \times (\rho_{\text{production}} \times \rho_{\text{conversion}} \times \rho_{\text{transport}}) $ Le __rendement__ serra toujours < 100%. #### Energie utiles >[!definition] >On aura le service électrique recherché. > >[!exemple] >Utile c'est l'énergie qui vient directement sur ton ordinateur pour le recharger. Alors que finale ça prend en compte l'énergie utile __ET__ l'énergie que tu perd lorsque ton téléphone charge (genre il chauffe). Donc l'humain consomme de l'énergie sous différentes formes: - $W_{\text{mécanique}}$: transports (machines méchaniques) - $W_{\text{électrique}}$: ordinateurs (toutes machines sans mouvement) - $Q_{chaleur}$: chauffage cuisson - $Q_{rayonnement}$: la lampe de ta chambre Où: $W$ est le travail et $Q$ est une chaleur. Donc: $E_{\text{utile}}=E_{\text{finale}}( \rho_{\text{conversion}})$ #### Chaîne énergétique >[!shitpost] C'est comme les schémas au lycée tu fais des flèches entre les éléments avec les types d'énergie et comme ça tu grattes les seuls points que tu auras en IEFS. >[!remarque] >Le sens est important, par exemple un élément A qui perd une chaleur pour la donner à un élément B, on aura: >$Q_{A} < 0$. Et: $Q_{B}>0$ et $Q_{A}=-Q_{B}$ > >[!warning] >Il faut faire attention par rapport à qui/quoi on défini les énergies. # Généralisations et définitions >[!definition] >__Thermodynamique__: les transferts d'énergie et de matière entre des systèmes macroscopiques et le milieu extérieur (environnement). ## Système + Milieu extérieur >[!definition] >__Système__: ensemble de choses que l'on choisit de séparer du reste par la pensée. On le note $\sigma$ >[!definition] >__Milieu extérieur__: tout ce qui n'est pas dans le système. On peut le noter $\sigma_{1}$ Il serra définis par des __constituants__ et une __frontière__. Il serra soumis à des conditions T et P. On observera donc l'échange d'énergie (travail $W$ ou chaleur $Q$).ou de matière entre le milieu extérieur et le système. ![[2 cm 1 - Energies et notions fondamentales 2024-02-06 16.46.14.excalidraw.png]] %%[[2 cm 1 - Energies et notions fondamentales 2024-02-06 16.46.14.excalidraw.md|🖋 Edit in Excalidraw]]%% >[!definition] >__Convention du banquier__: ce qui __entre__ dans un système est compté positivement. Ce qui __sort__ est négatif. ---- ### Types de systèmes >[!definition] >__Système isolé__: aucun échange avec l'extérieur. >[!remarque] >Un système isolé peut avoir des transformations intérieures. Par exemple une gourde imaginaire totalement isotherme. Et on observe uniquement l'eau dans la gourde. >Si la transformation est trop rapide on peut également avoir un système presque isolé. ---- >[!definition] >__Système fermé__: échange d'énergie mais pas de matière ---- >[!definition] >__Système ouvert__: échange de matière et d'énergie. ### Échange d'énergies #### Travail On considère uniquement les __forces extérieures__ au système - Travail mécanique : forces mécaniques et de pression - Autres travaux : forces électriques magnétiques... #### Chaleur A condition que le système ne soit pas __isolé thermiquement__ ou que la transformation ne soit pas __trop rapide__ pour que des échanges de chaleur ne se fassent. - Système isolé __thermiquement__: conditions adiabatique $Q_{\frac{\sigma}{\sigma_{1}}}=1$ ## Variables d'état -> La thermodynamiques s'intéresse __aux échanges d'énergie entre le système et le milieu extérieur lors de son évolution entre deux états d'équilibre__. >[!remarque] >évolution <=> transformation >Cette évolution peut être instantanée ou dans le temps; >[!remarque] >deux états d'équilibre: description -> __Décrire__ l'état d'un système , c'est préciser la valeur d'un minimum de grandeurs macroscopiques aisément mesurables : __les variables d'état__. -> Nombre minimum => variables d'états indépendantes >[!definition] Un système est en __équilibre__ (interne) lorsque les valeurs des variables d'état qui le caractérisent sont unifomes et constante. Entre deux états d'équilibre on aura des transformation dues à des forces extérieures. ### Variables d'état #### Variables extensives - Dépendent de l'étendue du système - Additives >[!exemple] >- Nombre de moles >- Volume >- Masse #### Variables intensives - Ne dépendent pas l'étendue du système >[!exemple] >- Température >- Pression >- Concentration >- Masse volumique --- >[!exemple] >Deux bouteille de 20°C et d'1L. En rajoutant les deux bouteille on aura une bouteille d'un litre et une même température de 20°c. >Donc la température est __intensive__ alors que le volume en __extensif__. ----- ![[2 cm 1 - Energies et notions fondamentales 2024-02-06 16.59.37.excalidraw.png]] %%[[2 cm 1 - Energies et notions fondamentales 2024-02-06 16.59.37.excalidraw.md|🖋 Edit in Excalidraw]]%% On peut passer des grandeurs extensives à des grandeurs intensives (m, V) = $\rho$ Donc le choix des variables d'état doit être pertinent et adapté. ### Applications entre deux états d'équilibre On va voir ces applications dans des machines qui vont convertir entre deux types d'énergies. On aura une centrale a vapeur avec 4 composants: - Une chaudière -> Turbine (+ générateur électrique) -> Condenseur -> Pompe On va échanger de l'énergie avec l'extérieur, et on n'a pas d'échange de matière avec l'extérieur (que l'on appelle univers 😮) - On aura avec la turbine un $W < 0$ car elle génerre du courant. - On aura une chaudière qui aura $W > 0$. Elle va donner de la chaleur à l'eau. Apellée __source chaude__. - La turbine elle fait vroum - La chaudière elle rend chaud - Le condensateur bah il condense duh - La pompe, elle pompe Si on prend l'eau avant et après la chaudière, on pourrait avoir: $ \begin{align*} (a) \begin{cases} P&=128 \text{ bar} \\ T&= 27°c \\ \end{cases} \\ (b) \begin{cases} P&=128 \text{ bar} \\ T&= 420.69°c \\ \end{cases} \end{align*} $ On aura entre les deux états d'équilibres $(a)$ et $(b)$ une différence de température. ## Types de machines >[!definition] >Machine motrice (donne du travail $w < 0$) >[!definition] >Machine réceptrices (reçoit du travail $w > 0$).