Énergie et efficacité — Ingénierie, 11–13 ans
Les appareils reçoivent de l’énergie et la transforment en mouvement, lumière, son ou chaleur utiles. L’efficacité compare le résultat utile à l’énergie fournie, car une partie se disperse en chaleur, bruit ou frottements indésirables.
Énergie utile et énergie fournie
Une machine ne transforme généralement pas toute l’énergie reçue en résultat souhaité. Un moteur électrique peut produire un mouvement, mais une partie de l’énergie chauffe ses fils et ses roulements. L’efficacité indique quelle part de l’énergie fournie devient un résultat utile, souvent sous forme de fraction ou de pourcentage.
Pourquoi les pertes intéressent les ingénieurs
On a longtemps considéré l’énergie comme une chose que les machines pouvaient gaspiller sans grand souci. Avec le développement des moteurs, des maisons et des usines, l’énergie gaspillée a signifié davantage de combustible, de coûts et de pollution. L’efficacité est devenue un moyen de comparer les conceptions et de réduire les pertes par l’isolation, la lubrification ou de meilleures pièces.
Calculer une efficacité
Un petit moteur reçoit 100 joules d’énergie électrique et fournit 70 joules de mouvement utile. L’efficacité est l’énergie utile divisée par l’énergie fournie : 70 ÷ 100 = 0,70. En multipliant par 100, on obtient 70 % : 30 joules sont devenus une chaleur ou un bruit indésirables.
L’énergie ne disparaît pas dans une machine
Il est tentant de dire que l’énergie manquante a disparu lorsqu’une machine est peu efficace. En réalité, elle a été transférée vers d’autres formes, souvent de la chaleur, du bruit ou des vibrations inutiles. Dire qu’elle est « perdue » est un raccourci pratique, mais elle n’a pas cessé d’exister.
Rendre les appareils quotidiens plus efficaces
Une bouilloire, un vélo, une voiture et une maison peuvent être améliorés en recherchant l’énergie qui n’aide pas à accomplir la tâche. Une bonne isolation ralentit la fuite de chaleur, l’huile réduit les frottements et les lampes LED transforment davantage d’électricité en lumière que les anciennes lampes à filament. Les ingénieurs améliorent l’efficacité sans prétendre supprimer toutes les pertes.
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