Ne plus confondre Energie et Puissance

L’énergie et la puissance sont deux concepts importants en physique qui sont souvent confondus. Bien qu’ils soient étroitement liés, ils ont des significations et des unités différentes.

On entend souvent une confusion entre ces deux concepts et cela peu vite mener a des incompréhensions.

L’énergie est la capacité à transformer un système alors que la puissance est quantité d’énergie par unitié de temps utilisée pour transformer ce système.

Ce n’est pas clair ?! c’est normal…pour moi aussi

Revenons aux définitions…

(d’ailleurs les définitions se retrouve toutes dans le glossaire juste ici )

L’énergie qu’est ce que c’est ?

🔥L’énergie caractérise la capacité d’un système à modifier un état ou produire un travail

Cela peut être de mettre en mouvement un corps immobile, modifier la forme d’un objet, changer la température d’une pièce. Toutes ces actions consomme de l’énergie.

Par exemple :

• Faire passer la vitesse d’un véhicule de 1,5 Tonnes de 0 à 100km/h nécessite une quantité d’énergie
• Changer la température d’une pièce de 15 à 20°C nécessite une quantité d’énergie
• Creuser un trou de 1 mètre-cube dans la terre nécessite une quantité l’énergie

Tout changement dans l’univers nécessite de l’énergie. En général elle passe d’une forme à une autre, soit pour pouvoir être exploitée soit pour pouvoir être stockée.

Le rayonnement solaire est transformé en électricité dans un panneau solaire par effet photoélectrique. L’électricité est stockée dans une batterie sous forme chimique. Puis la batterie la restitue en électricté pour alimenter un moteur qui la transforme en mouvement.

A chaque transformation par un système, il ne peut y avoir plus d’énergie produite que celle injectée…et en général tout n’est pas exploitable. En effet, un moteur qui produit un mouvement produit aussi de la chaleur…

Et la puissance alors ?

🚀 La puissance est la vitesse à laquelle de l’énergie est transférée ou utilisée.

Elle est donc égale à l’énergie transférée ou consommée par unité de temps. C’est en fait un “débit d’énergie”.

Par exemple :

• Le véhicule de 1,5 Tonnes peut passer de 0 à 100km en 5 secondes ou en 20 secondes. Il aura utilisé la même quantité d’énergie mais pas sur la même durée.
• Le température d’une pièce peut passer de 15 à 20°C en 30 min ou en 2 heure. Il faut la même quantité d’énergie mais pas sur la même durée.
• Creuser un trou de 1 mètre-cube dans la terre : je peux le faire avec une pelle et une pioche ou avec une pelleteuse. J’ai toujours besoin de la même quantité d’énergie pour déplacer la terre mais pas de la même durée.

Plus le changement de fait rapidement plus il nécessite de puissance, donc d’énergie par unité de temps.

Les machines transforment l’énergie et se caractérises par leur puissance

⚙️ Les machines que nous utilisons ne sont que des transformateurs d’énergie. Plus elles la transforme vite plus elles sont puissantes et plus elle consomme de l’énergie.

Nous sommes nous même des “machines” qui transforment les aliments que l’on consomment en chaleur et en mouvement (surtout en chaleur !)

En reprenant les exemples précédents :

• Un moteur de voiture transforme de l’essence en chaleur et mouvement. Plus il est puissant, plus la voiture peut accélérer rapidement.
• Un radiateur transforme l’électricité en chaleur. Si on double la puissance (en mettant deux radiateurs) on chauffera plus vite.
• La pelleteuse ou les bras d’un homme transforment tous les deux la terre en la changeant de place. La pelleteuse est plus puissante que la paire de bras et va donc plus vite.

On caractérise donc les machines par leur puissance et on comptabilise leur consommation d’énergie suivant leur durée de fonctionnement.

L’énergie se mesure en Joules

La quantité d’énergie se mesure en Joules (J). 1 joule est égal à un newton (N) de force multiplié par un mètre (m) de déplacement dans la direction de la force. (voir aussi le glossaire)

1 joule est l’énergie nécessaire pour soulever un objet de 100g à une hauteur de 1 mètre.

Si on calcul l’énergie potentielle avec la formule : Ep = m.g.z (m = masse en kg ; g = 9,81 Constante de gravitation arrondi à 10 ; z = altitude en mètres)

Pour ramasser votre smartphone de 200g sur le sol et le lever à 1 mètre, vous devez fournir une énergie de : 0,2 x 10 x 1 = 2 Joules !

Comme vous le voyez, le Joule est une très petite unité. On utilise donc souvent le Wattheure (Wh) et le kilo-Wattheure (kWh).

1 Wh équivaut à  3600 Joules. (A ne pas confondre avec le Watt (W) unité de puissance… mais j’y reviens juste après.)

• Soulever un objet de 100g à 1 mètre de hauteur : 1 Joule
• Pour chauffer de l’eau de 15 à 16°C : 4,181 Joules
• 1 litre de carburant : 10 kWh (36 000 000 J)
• Consommation d’une maison de 100m2 pendant 1 an : 10 000 à 20 000 kWh (soit 36 000 000 000 J !)

La puissance se mesure en Watt

L’unité de mesure de la puissance est le watt (W), qui est égale à un Joule par seconde (J/s).

A ne pas confondre donc avec le Watt-heure qui est une unité d’énergie !

1 watt est la puissance nécessaire pour soulever un objet de 100g à une hauteur de 1 mètre en 1 seconde.

Il vous faut donc 2 Watt pour ramasser son téléphone portable au sol en 1 seconde.

Comme le watt est une petite unité, on utilise souvent le 1 kilowatt (kW) soit égal à 1000 Watts. C’est l’unité de mesure couramment utilisée pour la puissance électrique, par exemple pour indiquer la puissance d’un appareil électrique ou d’un moteur. Le mégwatt(MW) (1 000 000 W) et le gigawatt (GW) (1 000 000 000 W) utilisé notamment pour les centrales de production d’énergie.

Quelques ordres de grandeur de puissance 💪

• Une ampoule électrique à LED a une puissance de 5W.
• Un ordinateur portable : 100W
• Une cafetière : 500W
• Un grille pain : 700W
• Un aspirateur : 1500W
• Une installation solaire particulière : 3kW à 6 kW
• Une voiture de 100cv : 73,6 kW
• Une éolienne : 2 à 3 MW
• Une centrale à Gaz : env . 200 à 700MW
• Une centrale nucléraire : 900MW à 1,3 GW

Pour vous rendre compte de la puissance que l’on peut développer aves ses jambe sur un vélo, allez donc voir cette vidéo 💪 : https://youtu.be/S4O5voOCqAQ

Ordre de grandeurs et convertion

Pour comparer des machines, il est important de savoir non seulement combien d’énergie elles peuvent fournir ou consommer, mais aussi à quelle vitesse elles peuvent le faire.

Une ampoule électrique à LED a une puissance 5W.

Si je l’utilise pendant 1 heure elle consomme 5Wh. Facile!

Si je l’utilise tous les jours de l’année pendant 1 heure, elle consomme 1825Wh soit 1,825 kWh. (5 Wh par jour x 365 jours)

A l’inverse, avec 1kWh, je peux faire fonctionnner :

• Une ampoule LED pendant 200h
• Un ordinateur portable pendant 10h
• Une cafetière pendant 2h (1 semaine d’utilisation)
• Un aspirateur pendant 40 min
• Un vélo électrique sur 80 à 100 km
• Une voiture électrique sur 5 km

L’énergie est la capacité à effectuer un travail ou à provoquer un changement. La puissance est la vitesse à laquelle le travail est effectué ou l’énergie est transférée.

Pour faire une analogie, la quantité d’énergie pourrait être comparée à la réserve d’essence dans un réservoir d’une voiture. La puissance est comparable à la vitesse à laquelle l’essence est utilisée par le moteur pour avancer.

L’énergie est la quantité totale d’énergie disponible, tandis que la puissance est le taux auquel cette énergie est utilisée.

De cette analogie, on peut imaginer que l’énergie est une ressource qui peut être stockée sous une forme ou une autre, tandis que la puissance est la vitesse à laquelle cette ressource est utilisée.

→ Plus vous avez d’énergie, plus longtemps vous pouvez faire fonctionner votre machine.

→ Plus vous avez de puissance, plus pous pouvez réaliser un travail rapidement

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Voilà j’espère que ces notions sont plus claires pour vous et que vous ne confondrez plus jamais Energie et Puissance !

N’hésitez pas à poser vos questions en commentaires

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